一种临近空间高超声速目标跟踪算法

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1、１０航天电子对抗第２８卷第４期欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟一种临近空间高超声速目标跟踪算法李昌玺１，毕红葵２，王红２，张兵２（１．空军预警学院研究生管理大队，湖北武汉４３００１９；２．空军预警学院二系，湖北武汉４３００１９）摘要：通过参考美国Ｘ４３Ａ高超声速飞行器第二次试验飞行弹道，建立了临近空间高超声速目标的运动模型。针对目标跟踪中状态方程和量测方程存在的非线性问题，提出了一种基于不敏卡尔曼滤波的改进“当前”统计模型自适应滤波算法（ＡＤＥＵＫＦ），并将

2、此算法与基于“当前”统计模型的不敏卡尔曼滤波算法（ＣＳＵＫＦ）比较，仿真结果表明，该算法在跟踪临近空间高超声速目标时，具有良好的跟踪性能。关键词：临近空间；高超声速目标；非线性；“当前”统计模型中图分类号：ＴＮ９７１＋．５文献标识码：Ａ犃狋犪狉犵犲狋狋狉犪犮犽犻狀犵犪犾犵狅狉犻狋犺犿犳狅狉犺狔狆犲狉狊狅狀犻犮犪犻狉犮狉犪犳狋犻狀狀犲犪狉狊狆犪犮犲１，ＢｉＨｏｎｇｋｕｉ２，ＷａｎｇＨｏｎｇ２，ＺｈａｎｇＢｉｎｇ２ＬｉＣｈａｎｇｘｉ（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＧｒａｄｕａｔｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，ＡＦＲＡ，Ｗｕｈａｎ４３００１９，Ｈ

3、ｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥａｒｌｙＷａｒｎｉｎｇＤｅｔｅｃｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，ＡＦＲＡ，Ｗｕｈａｎ４３００１９，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｍｏｖｅｍｏｄｅｌｏｆｈｙｐｅｒｓｏｎｉｃｔａｒｇｅｔｓｉｎｎｅａｒｓｐａｃｅｉｓｂｕｉｌｔｂｙｔａｋｉｎｇｔｈｅｆｌｉｇｈｔ２ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｏｆＸ４３Ａａｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｓｔａｔｅｅｑｕａｔｉｏｎｓａｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ

4、ｅｑｕａｔｉｏｎｓｉｎｔａｒｇｅｔｔｒａｃｋｉｎｇ，ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓａｖａｉｌａｂｌｙｉｎｔａｒｇｅｔｔｒａｃｋｉｎｇｆｏｒｈｙｐｅｒｓｏｎｉｃａｉｒｃｒａｆｔｓｉｎｎｅａｒｓｐａｃｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｎｅａｒｓｐａｃｅ；ｈｙｐｅｒｓｏｎｉｃｔａｒｇｅｔ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒ；“ｃｕｒｒｅｎｔ”ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ来自适应调整加速度的算法，对“当前”统计模型进行０引言修正，从而提出了一种基于不敏卡尔曼滤波的改

5、进“当临近空间高超声速目标跟踪是跟踪领域的一个热前”统计模型自适应滤波算法（ＡＤＥＵＫＦ）。这种算点，也是一个难点，对它的研究还处于起步阶段。本文法既克服了“当前”统计模型对目标加速度极限值的依［１］赖性这一缺点，又不受线性化误差的限制，使模型环境以美国Ｘ４３Ａ高超声速飞行器第二次试验飞行的弹道为主要参考，建立了理想的临近空间高超声速目标更符合实际。仿真实验表明，这种算法能够很好地跟的运动模型。踪临近空间高超声速目标。在目标跟踪中，采用的状态方程和量测方程通常１临近空间高超声速目标飞行模型都是在同一个坐标系下得到的，但实际情况中

6、，运动方程往往是建立在直角坐标系下，而观测值则是在球坐临近空间高超声速目标的巡航速度犕犪数大于［２］标系下得到的，因此，状态方程和量测方程不可能在同５，飞行高度在２０～１００ｋｍ之间，具有飞行高度高、一个坐标系下都是线性方程，此时要解决的是非线性速度快、机动强等特点。临近空间高超声速目标的运系统的机动目标跟踪问题。基于此，本文在“当前”统动轨道可以简化为助推段、巡航段和攻击段３个阶段，计（ＣＳ）模型的基础上，针对临近空间高超声速目标机其中，巡航段又包括爬升段、平飞加速段和等速巡动性强的特点，采用不敏卡尔曼滤波（ＵＫＦ）方法，引航段。

7、入一种利用位置估计值与加速度之间存在的函数关系本文以美国Ｘ４３Ａ高超声速飞行器第二次试验飞行轨迹为参考，建立理想弹道模型。２００４年３月２７日，Ｘ４３Ａ进行了第二次试验飞行。Ｘ４３Ａ飞行器挂收稿日期：２０１２－０４－１７；２０１２－０５－２３修回。作者简介：李昌玺（１９８６－），男，硕士研究生，主要从事临近空间在Ｂ５２的导弹发射架上，当Ｂ５２在１２．１９ｋｍ处、飞高超声速目标跟踪算法及应用研究。行速度犕犪数为０．８时，Ｘ４３Ａ飞行器被投放，５ｓ后２０１２（４）李昌玺，等：一种临近空间高超声速目标跟踪算法１１

8、“飞马座”火箭助推器点火，Ｘ４３Ａ飞行器以１．９ｇ的推式中，犞（犽）是均值为零、协方差为犚（犽）＝ｄｉａｇ（σ２，σ２）狉θ力加速飞行，当飞行