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迄今为止,弹道导弹都是现代战争中极具威力的进攻性武器。因此,作为弹道导弹防御核心技术之一的弹道导弹跟踪技术的研究也就迫在眉睫。论文针对弹道导弹主动段、自由段和再入段开展弹道导弹跟踪方法和算法研究,提出了基于动力学重力转弯模型的主动段跟踪方法和算法,基于状态方程中加入多普勒频率的自由段跟踪方法和算法,基于观测方程中加入多普勒频率的弹道式再入弹道导弹跟踪方法和算法和机动式再入弹道导弹跟踪方法和算法,并进行了建模和仿真研究。论文的主要内容如下:1为了提高主动段弹道导弹飞行动力建模精确度,基于球形地球模型和动力学重力转弯模型,在东-北-天坐标系(East-North-Up,ENU)和球坐标系组成的混合坐标系下,提出并建立了基于机械扫描雷达的扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)和无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)这两类非线性滤波方法、模型和算法;在雷达阵面坐标系(Radar Face Coordinates,RFC)和RUV坐标系组成的混合坐标系下,提出并建立了基于相控阵雷达的两类(EKF和UKF)非线性滤波方法、模型和算法。仿真结果表明这两类方法、模型和算法的合理性和有效性,并且相对于EKF滤波模型,UKF滤波模型的精度有明显地提高;2为了提高自由段弹道导弹飞行动力建模精确度,基于椭球地球模型,在ENU和球坐标系组成的混合坐标系下,提出并建立了基于机械扫描雷达的两类非线性滤波方法、模型和算法;在RFC和RUV坐标系组成的混合坐标系下,提出并建立了基于相控阵雷达的两类非线性滤波方法、模型和算法。仿真结果表明这两类方法、模型和算法的合理性和有效性,并且相对于EKF滤波模型,UKF滤波模型的精度有明显地提高;3针对雷达可提取多普勒频率这一情况,基于椭球地球模型,把多普勒频率作为未知参数增广到状态向量中,在ENU和球坐标系组成的混合坐标系下,提出并建立了基于机械扫描雷达的两类非线性滤波方法、模型和算法;在RFC和RUV坐标系组成的混合坐标系下,提出并建立了基于相控阵雷达的两类非线性滤波方法、模型和算法。仿真结果表明这两类方法、模型和算法的合理性和有效性,并且相对于EKF滤波模型,UKF滤波模型的精度有明显地提高;4为了提高弹道式再入段弹道导弹飞行动力建模精确度和雷达可提取多普勒频率的情况,基于椭球地球模型,把阻力参数和多普勒频率作为未知参数分别增广到状态向量和观测向量中,在ENU和球坐标系组成的混合坐标系下,提出并建立了基于机械扫描雷达的两类非线性滤波方法、模型和算法。同样,把阻力参数和多普勒频率作为未知参数分别增广到状态向量和观测向量中,在RFC和RUV坐标系组成的混合坐标系下,提出并建立了基于相控阵雷达的两类非线性滤波方法、模型和算法。仿真结果表明这两类方法、模型和算法的合理性和有效性,并且相对于EKF滤波模型,UKF滤波模型的精度有明显地提高;5为了提高机动式再入段弹道导弹飞行动力建模精确度和雷达可提取多普勒频率的情况,基于椭球地球模型,把升力参数分解为侧向力参数和爬升力参数,与阻力参数一起作为未知参数增广到状态向量中,并且把多普勒频率作为未知参数增广到观测向量中,在ENU和球坐标系组成的混合坐标系下,提出并建立了基于机械扫描雷达的两类非线性滤波方法、模型和算法。同样,基于椭球地球模型,把升力参数分解为侧向力参数和爬升力参数,与阻力参数一起作为未知参数增广到状态向量中,并且把多普勒频率作为未知参数增广到观测向量中,在RFC和RUV坐标系组成的混合坐标系下,提出并建立了基于相控阵雷达的两类非线性滤波方法、模型和算法。仿真结果表明这两类方法、模型和算法的合理性和有效性,并且相对于EKF滤波模型,UKF滤波模型的精度有明显地提高。