多级弹道目标主动段机动检测自适应跟踪算法

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1、2013年12月第39卷第12期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsDecember2013Vol-39No．12多级弹道目标主动段机动检测自适应跟踪算法梁小虎朱武宣郭军海赵华(北京跟踪与通信技术研究所，北京，100094)摘要：目前用于多级弹道目标主动段跟踪的“当前”统计模型无迹卡尔曼滤波算法在级间分离等强机动段会出现滤波误差大幅突跳的问题．通过理论分析和仿真指出滤波器参数不能随目标机动强弱自适应调整是根本原因．提出了一种基

2、于滤波残差均值延迟相关的机动检测统计量，给出了其概率分布．仿真结果表明它比传统检测方法有效提高了检测性能．在此基础上给出了一种实时调整“当前”统计模型中机动频率的自适应跟踪算法．仿真结果表明，新算法能有效抑制误差突跳，加快滤波收敛速度，将主动段滤波精度提高一倍以上．关键词：多级弹道目标；主动段跟踪；机动检测；自适应滤波；“当前”统计模型中图分类号：TN98文献标识码：A文章编号：1001-5965(2013)12—1682-05Adaptivetrackingalgorithmbasedonmaneuverdetec

3、tionformulti-stageballistictargetboostphaseLiangXiaohuZhuWuxuanGuoJunhaiZhaoHua(BeijingInstituteofTrackingandTelecommunicalionsTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Thefilteringerrorwilljumplargelyinstrongmaneuveringperiodsformulti—stageballistictar—getboostp

4、hasetrackingusingunscentedKalmanfilter(UKF)basedoncurrentstatistic(CS)model．Theoryandsimulationanalysespointedoutthatthekeyreasonwasthefilterparameterscan’tbeadjustedwiththetar—getmaneuverstrength．Anewmaneuverdetectionteststatisticbasedondelaycorrelationoffilte

5、ringresiduals’meanwasproposed，anditsprobabilitydistributionwasanalyzed．Simulationresultsshowthatitefficientlyim-provesthemaneuverdetectionperformancethantraditionalmethods．Thenanadaptivetrackingalgorithmad—justingtheCSmodelmaneuveringfrequencyinrealtimewasestab

6、lished．Thesimulationresultsillustratethatthenewalgorithmcaneffectivelyrestraintheerrorjump，speedupthefilteringconvergenceandimprovethetrackingaccuracybymorethan100percent．Keywords：multi—stageballistictarget；boostphasetracking；maneuverdetection；adaptivefiltering

7、；cHITentstatisticmedel目标跟踪是指实时地从测量设备所获取的含有噪声的测量数据中估计目标的位置、速度等运动状态．在测量数据一定的情况下，跟踪算法的性能主要取决于目标运动模型及选用的滤波方法．对于多级弹道目标的主动段跟踪，目前得到实际应用的算法是基于当前统计(CS，CurrentStatistic)模型的无迹卡尔曼滤波(UKF，UnscentedKalmanFilter)⋯，简记为CS．UKF．这是由于主动段的受力情况非常复杂，包括推力、控制力、空气动力、引力以及由地球自转引起的哥氏力和牵连惯性力等

8、。2。，而且还包括级间分离、头体分离等强机动段落．因此，对跟踪系统而言，准确的动力学模型是未知的，只能采用近似的运动学模型描述．CS模型关心目标每一个“当前”时刻的机动，适合于不断机动的目标，同时参数设置简单、状态噪声阵有严格的解析形式"。，是比较好用的机动收稿日期：2013-01-22；网络出版时间：2013-06-0910：16网络出版地址