針對(duì)臨近空間高超聲速再入滑翔目標(biāo)的跟蹤問(wèn)題,提出了一種基于回顧成本輸入估計(jì)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)卡爾曼濾波(Retrospective cost input estimation-unbiased converted measurements Kalman filter, RCIE-UCMKF)。首先,根據(jù)再入滑翔目標(biāo)的飛行特性,將加速度看成是未知的確定輸入構(gòu)建運(yùn)動(dòng)學(xué)跟蹤模型;然后,對(duì)目標(biāo)的非線性量測(cè)信息進(jìn)行無(wú)偏轉(zhuǎn)換,并將得到的噪聲協(xié)方差矩陣進(jìn)行解耦,降低算法的復(fù)雜度;最后,利用回顧成本的輸入估計(jì)對(duì)未知加速度進(jìn)行重構(gòu),采用遞推最小二乘法更新輸入估計(jì)器的參數(shù)矩陣,同時(shí)將估計(jì)的加速度引入到卡爾曼濾波框架下,實(shí)現(xiàn)對(duì)高超聲速再入滑翔目標(biāo)狀態(tài)的準(zhǔn)確估計(jì)。仿真結(jié)果表明了該算法的有效性和可行性。

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【部分圖文】：

圖1雷達(dá)測(cè)量坐標(biāo)系

在雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)中,雷達(dá)的量測(cè)信息通常是建立在三維球坐標(biāo)中,目標(biāo)與雷達(dá)之間的相對(duì)位置如圖1所示。雷達(dá)的量測(cè)值Zk∈Rp主要包括徑向距離rk、高低角θk和方位角ηk,其測(cè)量方程為

圖2RCIE-UCMKF算法框圖

為了準(zhǔn)確的估計(jì)出系統(tǒng)的狀態(tài)量,在無(wú)偏轉(zhuǎn)換Kalman濾波的框架下,利用回顧成本輸入估計(jì)和遞推最小二乘計(jì)算出未知機(jī)動(dòng)大小,整個(gè)算法的框圖如圖2所示。根據(jù)前述部分的推導(dǎo),所提RCIE-UCMKF算法的完整步驟為:

圖3目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡

本文以HTV-2為參考對(duì)象,對(duì)臨近空間高超聲速飛行器再入滑翔段進(jìn)行仿真試驗(yàn)。根據(jù)文獻(xiàn)[16],假設(shè)目標(biāo)為質(zhì)點(diǎn),忽略地球自轉(zhuǎn)及非球形攝動(dòng)因素等影響。飛行器質(zhì)量907.2kg,特征參考面積0.4837m2,攻角10°,傾斜角0.5°,阻力系數(shù)和升力系數(shù)選取參考文獻(xiàn)[12],目標(biāo)的....

圖4高超聲速目標(biāo)在雷達(dá)界面顯示

圖3目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡為便于計(jì)算,假設(shè)地球是球體,且半徑為6371.3930km,測(cè)量雷達(dá)位置(6372.3930km,90.50°,-40.0°),雷達(dá)的采樣間隔T為1s,距離誤差為100m,方位和俯仰角誤差為0.5mrad,則HTV-2在雷達(dá)界面的顯示如圖4所示。

本文編號(hào)：4005727