基于样条拟合和双向滤波的助推段弹道估计

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1、第33卷第5期2014年9月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．33No．5Sep．2014引用格式：昊楠，孟凡坤，周致远．基于样条拟合和双向滤波的助推段弹道估计[J]．飞行器测控学报，2014，33(5)：392—398．WuNan，MengFankun，ZhouZhiyuan．Trajectoryestimationinboostphasebasedonsplinefittingandbidirectionalfiltering[J]．JournalofSpacecraftTT8LCTechnology，2014，33(5)：

2、392—398．基于样条拟合和双向滤波的助推段弹道估计+吴楠，孟凡坤，周致远(信息工程大学·郑州·450001)摘要：三次B样条拟舍在助推段弹道估计中应用广泛，但存在弹道两端点邻域估计误差过大的问题。通过对B样条基函数矩阵的特性进行分析，发现其原因为端点邻域估计时能利用的有效观测数据最少。因此，提出一种基于样条拟合和双向滤波相结合的弹道估计策略：首先将双星观测数据利用无迹变换转换为等效位置观测；然后利用三次B样条拟合弹道；最后基于一种自适应卡尔曼滤波器，采用双向滤波策略改善样条拟合的端点估计精度。仿真结果表明：组合方法使样条拟合的端点估计误差减少40％，同时使估计弹道更平滑。此结果

3、满足实时性要求。关键词：助推段弹道估计；三次B样条；最小二乘；一阶马尔可夫过程；自适应卡尔曼滤波中图分类号：V412．1文献标志码：A文章编号：1674—5620(2014)05—0392—07DOI：10．7642／j．issn．1674—5620．2014-05—0392—07TrajectoryEstimationinBoostPhaseBasedonSplineFittingandBidirectionalFilteringWUNan，MENGFankun，ZHOUZhiyuan(InformationEngineeringUniversity，Zhengzhou45000

4、1)Abstract：CubicB-splinefittingiswidelyusedfortrajectoryestimationinboostphase，butitserrorisoutstandingintheneighboringregionsofendpointsduringtrajectoryestimation．AnalysisofthecharacteristicsoftheB-splineba—sisfunctionmatrixfindsthereasonisthattheamountofvalidobservationdatausedforendpointnei

5、ghborhoodasti—mateistheleast．Thispaperproposesatrajectoryestimationstrategyfeaturingcombinationofsplinefittingandbi—directionalfiltering．First，thedual—satelliteobservationistransformedintoequivalentpositionobservationbyusingunscentedtransform．Then，cubicB-splineisusedtOfitthetrajectory．Finally，

6、basedonanadaptiveKalmanfilter，abidirectionalfilteringstrategyisadoptedtOimprovetheendpointestimationaccuracyofthesplinefittingmethod．Simulationresultsshowthatthecombinationmethodreduces40％ofendpointestimationerrorsofsplinefitting．producingsmootherestimatedtrajectory．Moreover，itmeetsrealtimeope

7、rationrequirements．Keywords：trajectoryestimationinboostphase；cubicB-spline；leastsquare；firstorderMarkovprocess；adaptiveKalmanfiltering0引言在导弹防御系统中，早期预警卫星利用星载红外传感器探测助推段火箭发动机尾焰的辐射，实现对弹道导弹目标的预警，获得目标的发射点、射向、关机点估计等，进而迅速对威胁进行判断。红外传感器属于被动式探测，仅能