寬帶雷達(dá)空間目標(biāo)及目標(biāo)群跟蹤方法研究
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《北京理工大學(xué)》 2015年
寬帶雷達(dá)空間目標(biāo)及目標(biāo)群跟蹤方法研究
李春霞
【摘要】:隨著空間技術(shù)的發(fā)展,空間監(jiān)視和預(yù)警能力已成為目前各國(guó)軍事斗爭(zhēng)中的核心基礎(chǔ)。寬帶雷達(dá)能夠獲得高距離分辨率、豐富的目標(biāo)信息以及較好的雜波抑制能力,在空間目標(biāo)的跟蹤、識(shí)別以及制導(dǎo)等各個(gè)環(huán)節(jié)均發(fā)揮著重要作用,對(duì)整個(gè)空間監(jiān)視系統(tǒng)的性能有很大影響。而目前國(guó)內(nèi)的現(xiàn)役寬帶雷達(dá)主要是測(cè)量雷達(dá)并用于目標(biāo)成像,并且空間目標(biāo)具有距離遠(yuǎn)、信噪比低的特點(diǎn),使得高信噪比下的目標(biāo)跟蹤方法難以適用于空間目標(biāo)的跟蹤。本文著眼于解決寬帶雷達(dá)空間目標(biāo)及目標(biāo)群跟蹤問(wèn)題,針對(duì)寬帶雷達(dá)低信噪比下的空間目標(biāo)跟蹤的非線性難題,研究和設(shè)計(jì)非線性濾波器以提高空間目標(biāo)跟蹤精度;針對(duì)空間目標(biāo)群內(nèi)目標(biāo)有強(qiáng)有弱、運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同、軌道相似等特點(diǎn),研究目標(biāo)群跟蹤方法,綜合利用多個(gè)目標(biāo)的信息實(shí)現(xiàn)空間目標(biāo)群及群內(nèi)弱目標(biāo)的跟蹤。具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下: 1,研究了空間目標(biāo)跟蹤的非線性成因及濾波方法。首先,基于空間目標(biāo)狀態(tài)空間模型,推導(dǎo)了空間目標(biāo)最優(yōu)貝葉斯濾波方法及多種次優(yōu)非線性濾波方法,并從理論和仿真兩方面分析了其性能。其次,針對(duì)空間目標(biāo)運(yùn)動(dòng)和觀測(cè)方程的非線性,使用曲率對(duì)空間目標(biāo)運(yùn)動(dòng)曲線的非線性程度進(jìn)行了分析,并基于隨機(jī)變量間的相關(guān)系數(shù)和非線性函數(shù)的泰勒展開(kāi)式,提出定量度量雷達(dá)極坐標(biāo)量測(cè)與直角坐標(biāo)系中目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)間非線性程度的方法。結(jié)果表明空間目標(biāo)運(yùn)動(dòng)曲線的非線性程度非常小,空間目標(biāo)非線性濾波主要受雷達(dá)觀測(cè)非線性的影響。而雷達(dá)觀測(cè)的非線性程度隨著雷達(dá)帶寬的增加、雷達(dá)波束寬度的增大、信噪比的降低而增加。 2,針對(duì)空間目標(biāo)跟蹤的非線性問(wèn)題,提出了基于正反向?yàn)V波的空間目標(biāo)混合非線性濾波方法。該方法采用固定區(qū)間滑窗下的正-反-正濾波框架,在此框架下可以進(jìn)行多種正向?yàn)V波算法和反向?yàn)V波算法的選擇,并充分使用了目標(biāo)運(yùn)動(dòng)和觀測(cè)信息,從而降低了濾波精度對(duì)系統(tǒng)非線性程度和信噪比等的要求。根據(jù)空間目標(biāo)跟蹤的非線性分析以及不同濾波方法的特性,合理選取了空間目標(biāo)混合非線性濾波方法中的正向?yàn)V波、反向?yàn)V波及正向預(yù)測(cè)算法,并推導(dǎo)了混合非線性濾波方法的理論精度下界PCRLB。結(jié)果表明,混合非線性濾波方法的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于正向?yàn)V波,并且混合非線性濾波的下界PCRLB優(yōu)于正向?yàn)V波的。 3,在分析空間目標(biāo)群運(yùn)動(dòng)特性的基礎(chǔ)上,針對(duì)稀疏空間目標(biāo)群,提出了貝葉斯分層濾波方法。通過(guò)對(duì)空間目標(biāo)群運(yùn)動(dòng)特性分析可知,空間目標(biāo)群內(nèi)各目標(biāo)除在進(jìn)入外太空時(shí)的一小段時(shí)間內(nèi)密集不可分,其余時(shí)間各成員逐漸分散直至各成員脫離群而單獨(dú)飛行。為了盡早對(duì)空間目標(biāo)進(jìn)行精確跟蹤以便及時(shí)識(shí)別目標(biāo),需要使用群的信息提前跟蹤目標(biāo),在空間目標(biāo)群分層濾波方法所闡述的頂層,通過(guò)空間目標(biāo)觀測(cè)的融合,提高了群中心的觀測(cè)精度,以實(shí)現(xiàn)高精度的群中心濾波。在底層,通過(guò)空間目標(biāo)群各成員相對(duì)群中心的局部運(yùn)動(dòng),使用群中心輔助群內(nèi)各目標(biāo)的跟蹤,以提高群內(nèi)目標(biāo)濾波精度。結(jié)果表明,使用分層濾波方法,,群中心跟蹤精度高于各成員的跟蹤精度,而各成員的跟蹤精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單目標(biāo)跟蹤方法。并且,隨著目標(biāo)群內(nèi)各成員信噪比的降低,分層濾波方法得到的空間目標(biāo)濾波效果提高越明顯。 4,針對(duì)空間目標(biāo)群中各目標(biāo)散射特性不同,存在強(qiáng)、弱目標(biāo),并且各目標(biāo)運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同、軌道相似的特點(diǎn),提出了使用可以優(yōu)先跟蹤上的群內(nèi)強(qiáng)目標(biāo)輔助群內(nèi)弱目標(biāo)的跟蹤方法。該方法通過(guò)引入強(qiáng)、弱目標(biāo)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),將強(qiáng)非線性的弱目標(biāo)跟蹤轉(zhuǎn)換為相對(duì)運(yùn)動(dòng)的線性跟蹤。并且,空間目標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)對(duì)群內(nèi)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)作差得到的,在很大程度上消除了目標(biāo)運(yùn)動(dòng)建模的不精確對(duì)跟蹤效果的影響。結(jié)果表明,通過(guò)本文提出的空間強(qiáng)目標(biāo)輔助弱目標(biāo)跟蹤,可以大大提高弱目標(biāo)跟蹤精度、濾波收斂速度以及航跡跟蹤正確率,并且隨著弱目標(biāo)信噪比的降低、強(qiáng)目標(biāo)信噪比的增大,被輔助的弱目標(biāo)跟蹤效果提高越明顯。
【關(guān)鍵詞】:
【學(xué)位授予單位】:北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類(lèi)號(hào)】:TN957.52
【目錄】:
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【參考文獻(xiàn)】
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5 張科科;傅丹鷹;;天基空間目標(biāo)可見(jiàn)光遙感器的先期研究[A];2006年全國(guó)光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)會(huì)議文集(A 光電系統(tǒng)總體技術(shù)專(zhuān)題)[C];2006年
6 張科科;阮寧娟;傅丹鷹;蘭麗艷;;天基對(duì)靜止軌道空間目標(biāo)可見(jiàn)光探測(cè)的幾何位置分析[A];2007年光電探測(cè)與制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2007年
7 劉博;;基于EKF算法的空間目標(biāo)跟蹤[A];面向航空試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)——2013年航空試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)峰會(huì)暨學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2013年
8 魏敏;陳海寧;葉斌;許冰;;用CCD進(jìn)行空間目標(biāo)光度測(cè)量方法的研究[A];第十九屆測(cè)控、計(jì)量、儀器儀表學(xué)術(shù)年會(huì)(MCMI'2009)論文集[C];2009年
9 徐小琴;孫華燕;;基于MATLAB的星載空間目標(biāo)跟蹤控制系統(tǒng)仿真研究[A];’2004系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年
10 葛成良;黃志偉;范國(guó)濱;梁正;劉志強(qiáng);李正東;吳劍濤;孫和平;冷杰;鄭捷;楊銳;顧靜良;路大舉;萬(wàn)敏;胡曉陽(yáng);;基于Sinda/G,Nevada空間目標(biāo)熱輻射特性分析[A];第十七屆全國(guó)激光學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年
中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條
1 李振偉;空間目標(biāo)光電觀測(cè)技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2014年
2 王偉國(guó);空間目標(biāo)白天光電探測(cè)技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2005年
3 李春霞;寬帶雷達(dá)空間目標(biāo)及目標(biāo)群跟蹤方法研究[D];北京理工大學(xué);2015年
4 袁振濤;空間目標(biāo)普測(cè)型雷達(dá)信號(hào)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)算法研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年
5 藍(lán)朝楨;空間目標(biāo)天基光學(xué)觀測(cè)系統(tǒng)建模與探測(cè)能力分析[D];解放軍信息工程大學(xué);2009年
6 盧海平;空間目標(biāo)視景模擬器技術(shù)的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2012年
7 黃劍;低軌空間目標(biāo)雷達(dá)探測(cè)信息處理技術(shù)[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年
8 程昊文;航天器軌道理論在空間目標(biāo)編目管理中的應(yīng)用[D];南京大學(xué);2012年
9 鄔樹(shù)楠;接近空間目標(biāo)的追蹤航天器控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年
中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條
1 劉雅娟;空間目標(biāo)寬帶成像技術(shù)研究[D];中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2002年
2 宋瀟捷;空間目標(biāo)三維網(wǎng)格化建模和光學(xué)特性計(jì)算方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年
3 楊康;空間目標(biāo)高光譜特性分析[D];上海交通大學(xué);2011年
4 吳波;空間目標(biāo)交會(huì)期間碰撞概率研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2011年
5 劉薇;基于空間編目數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用[D];湘潭大學(xué);2013年
6 王宏;空間目標(biāo)動(dòng)態(tài)信息庫(kù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[D];解放軍信息工程大學(xué);2004年
7 劉鏹;空間目標(biāo)幸運(yùn)成像技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年
8 王春雪;基于圖像的空間目標(biāo)三維姿態(tài)估計(jì)研究[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(工程管理與信息技術(shù)學(xué)院);2014年
9 平振;基于空間域共軛梯度法的空間目標(biāo)圖像復(fù)原技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2012年
10 吳方奇;空間目標(biāo)的數(shù)字圖像識(shí)別方法研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年
本文關(guān)鍵詞:寬帶雷達(dá)空間目標(biāo)及目標(biāo)群跟蹤方法研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號(hào):210628
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