一种基于单站仅测角观测的弹道射向估计算法

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1、４４航天电子对抗第２８卷第５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基于单站仅测角观测的弹道射向估计算法武立华，盛卫东，安玮（国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙４１００７３）摘要：针对单站仅测角条件下的弹道射向估计问题，提出了一种新的基于推力加速度模板的弹道射向估计算法。首先，建立以射向为待估参数的弹道平面切割模型，获得一组备选弹道曲线。其次，通过ＵＫＦ算法从每条备选弹道曲线中估计出推力加速度曲线。最后，将得到的推力加速度曲线与推力加速度模板进

2、行匹配，进而得到弹道射向估计结果。仿真结果验证了该算法的有效性。关键词：射向估计；推力加速度模板；弹道平面切割模型；ＵＫＦ中图分类号：ＴＮ９７５文献标识码：ＡＡｂａｌｌｉｓｔｉｃｈｅａｄｉｎｇｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｓｉｎｇｌｅｓｔａｔｉｏｎｏｎｌｙａｎｇｌｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＷｕＬｉｈｕａ，ＳｈｅｎｇＷｅｉｄｏｎｇ，ＡｎＷｅｉ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎ

3、ｇｓｈａ４１００７３，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｂａｌｌｉｓｔｉｃｈｅａｄｉｎｇｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｓｉｎｇｌｅｓｔａｔｉｏｎｏｎｌｙａｎｇｌｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｎｅｗｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｒｕｓｔａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ａｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｌａｎｅｃｕｔｔｉｎｇｍｏｄｅｌｗｈｉｃｈｔａｋｅｓｔｈｅｔｒａｊｅｃｔｏ

4、ｒｙｈｅａｄｉｎｇａｓｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｓｏａｓｔｏｏｂｔａｉｎａｓｅｔｏｆｃａｎｄｉｄａｔｅｂａｌｌｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｔｈｒｕｓｔａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｃａｎｂｅｅｓｔｉｍａｔｅｄｆｒｏｍｅａｃｈｃａｎｄｉｄａｔｅｂａｌｌｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｂｙｔｈｅＵＫＦａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｏｃｏｍｐａｒｅｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｈｒｕｓｔａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｗｉｔｈｔｈｅｔｈｒｕｓｔａｃｃ

5、ｅｌｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅ，ｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｈｅａｄｉｎｇｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅａｄｉｎｇｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ｔｈｒｕｓｔａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｆｉｌｅ；ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｌａｎｅｃｕｔｔｉｎｇｍｏｄｅｌ；ＵＫＦ借鉴文献［４］中建立推力加速度模板的思想，结合弹道０引言［５］［６］平面切割模型和ＵＫＦ算法，提出了一种新的在单站仅测角观测情况下

6、进行弹道射向估计已成为单站仅测角观测下基于推力加速度模板的弹道射向估［１］国际前沿研究热点问题之一。探测器只能获得目标计算法，仿真结果验证了该射向估计算法的有效性。的到达角信息，无距离信息，对弹道三维定位来说，属于不完备观测［２］，因此无法估计出弹道三维位置。１弹道平面切割模型国外相关参考文献［３～４］较多地提到了一些利用除少数机动导弹外，弹道导弹一般遵循平面假设，弹道先验知识建立主动段弹道模型的方法。在实际应即弹道导弹近似在过地心的平面内运动。此时每个过用中，文献［３～４］方法存在以下不足：一是单站仅测角地心的大圆面

7、与测量视线相交所形成的曲线，均有可的弱可观测条件，容易导致迭代运算不收敛，且迭代耗能是弹道。弹道平面切割模型如图１所示。时较长；二是对飞行程序的准确建模难以实现。本文确定过地心的弹道平面需要两个参数。由于导弹发射点可以通过其他手段事先获得，因此本文以地心、收稿日期：２０１２－０５－２３；２０１２－０８－２８修回。发射点位置和待估的导弹射向来确定弹道切割平面，作者简介：武立华（１９８８－），男，硕士研究生，研究方向为空间信息获取。如图２所示。２０１２（５）武立华，等：一种基于单站仅测角观测的弹道射向估计算法４５

8、２单站射向估计算法Ｓｔｅｐ１射向区间取（０°，３６０°］，从而获得了３６０个弹道切割平面，进一步利用公式（３）和（４），可以得到３６０条备选弹道。Ｓｔｅｐ２每条切割弹道的空间坐标是已知量，本文依据文献［６］，计算得到每一时刻的位置、速度、