高频地波雷达飞行目标高度估计

高频地波雷达探测空中目标时缺乏俯仰角度信息,不能直接获取飞行目标高度,目标状态初始值对跟踪精度影响很大。提出一种拟牛顿法与高度参数化迭代扩展卡尔曼滤波(heightparameterized iterated extended Kalman filter,HPIEKF)结合的方法跟踪目标三维信息。首先利用雷达系统过去时刻和当前时刻的观测信息通过拟牛顿法估计目标的飞行高度;其次,用该高度值初始化HPIEKF,对飞行目标进行三维信息跟踪。仿真实验表明,拟牛顿法能够以较小误差估计出目标飞行高度,利用该估计值作为HPIEKF跟踪的初始值,提高了跟踪精度。     

基于自适应压缩感知的复杂弹道群目标跟踪技术

复杂弹道群目标空间密集程度高,群内目标相互遮挡,在给定雷达工作带宽前提下如何对复杂群目标进行有效分辨、实现航迹的连续稳定跟踪已成为亟待解决的难题。针对该问题,首先通过二体运动预测获得航迹群预测中心,根据预测偏差与分辨阈值关系,自适应开启局部压缩感知群目标分辨算法,提高群目标遮蔽分辨能力。其次，引入航迹片段拼接思想,利用已有航迹档案构建假设检验,对航迹片段进行关联、平滑处理和批号管理,有效减少换批和非线性估计误差。仿真结果表明,所提算法大大增加了可分辨时间,分辨能力可达80%,平均跟踪时长提高一倍,中断期间跟踪均方根误差显著降低,且航迹稳定跟踪并全程未换批,为弹道群目标精确稳定跟踪提供了一种新的思路。     

集中式多雷达系统维数不匹配处理技术

在集中式多雷达跟踪系统中，经常存在雷达的观测信息维数不一致的情况。为了能正确对所有雷达观测数据进行融合，系统需要首先对维数不匹配的观测数据进行处理。目前，通常采用降维的方法处理数据维数不匹配问题。由于在降维处理过程中，需要丢失目标的高度信息，因此，系统会产生一定的动态误差。当目标的俯仰角度比较大时，系统的跟踪精度必然会下降。针对降维方法的缺点，本文采用升维的方法对数据维数不匹配进行处理，并对这两种方法在不同情况下的跟踪精度进行了仿真分析。     

天基红外低轨卫星引导反导作战能力需求分析

反导防御系统中,拦截弹在天基红外低轨卫星信息引导下拦截弹道导弹目标时,需要考虑卫星的跟踪能力与拦截弹的拦截能力的匹配问题。首先,采用后验克拉美罗限的方法计算低轨卫星跟踪弹道导弹目标的能力,接着采用椭圆轨道线性化方程的方法计算预测弹道的误差,在目标预测弹道及拦截弹飞行性能的基础上建立预测命中点及其误差的计算方法,然后采用均匀点火策略分析预测命中点精度对拦截弹中段飞行修正能力的影响,通过可信性理论计算得到拦截弹的末段修正能力,最后通过仿真得到满足拦截弹中末段修正能力需求的低轨卫星的技术指标要求。     

对抗环境下宙斯盾系统探测弹道导弹的仿真

给出了对抗环境下宙斯盾系统探测弹道导弹的仿真技术。仿真系统建立了宙斯盾系统中SPY 1相控阵雷达、SPG 62照射雷达及SM 2导弹半主动导引雷达的电波传播、射频信道和信号处理模型,给出弹道导弹目标雷达散射截面的快速计算方法,考虑宙斯盾平台和弹道导弹的运动模型以及阻塞式干扰等对抗情况,仿真宙斯盾系统探测并使用SM 2导弹截击弹道导弹的过程。仿真系统可以应用于弹道导弹利用速度、弹道设计和电子对抗等措施突防宙斯盾系统的研究。     

弹道导弹的雷达测轨算法

研究了弹道导弹的雷达轨道估计问题。为了解决雷达探测距离远、角度误差大、椭圆轨道计算量大和目标运动轨迹摄动大等恶劣条件下的测轨预报,并且能充分利用雷达测量误差分布的方向性以提高算法的精度和自适应能力,本文提出了机动检测多模型的目标状态估计器的预处理—给定两个时刻目标位置的轨道参数初算—多目标位置状态参数下的最小方差估计的目标轨道最优估计方法。通过对某型号防空导弹的制导控制系统仿真,可以看出该雷达目标测轨算法使其控制系统有很好的中末制导交接条件。     

空间预警系统对弹道导弹的监视与跟踪

以典型系统 (美国的国防支援计划 )为例 ,介绍了空间红外预警系统的基本结构与发展过程 ,定量分析了空间预警系统对弹道导弹的探测能力。围绕对弹道导弹的监视与跟踪过程 ,讨论了对弹道导弹战术参数估计的两类基本方法 :不利用先验弹道模板的方法和基本目标先验弹道模板的方法。分析了参数估计问题存在的困难 ,并提出可能的解决方法     

利用变采样率技术改进机载雷达的跟踪性能

机载雷达跟踪目标丢失现象的重要因素之一是由于雷达载机与目标之间的相对运动,在回波信号中产生线性调频项,线性调频项对多普勒频率和距离门估计产生了积累误差,最终导致跟踪目标丢失.提出了应用变采样率技术估计线性调频项参数来减小距离跟踪的误差,提高雷达的跟踪目标性能.同时还进行了具体的理论分析和计算机仿真,结果表明该技术是有效的.     

基于SINGER模型的实时误差配准算法及分析

系统误差配准是多平台、多传感器目标跟踪的关键环节,可以有效地估计雷达跟踪系统误差,并进行准确误差补偿。若不进行精确的系统误差配准,则可能导致多平台、多传感器跟踪系统对目标融合跟踪的错误或对同一目标产生多条航迹,从而导致系统性能恶化。给出了基于目标SINGER运动模型的扩维卡尔曼滤波算法。通过仿真实验分析了误差配准精度与机动频率的关系,结论为针对不同机动频率目标进行雷达跟踪系统的误差配准提供理论参考。     

弹道导弹被动段雷达截面积仿真计算研究

为计算弹道导弹被动段的雷达截面积,根据其被动段飞行的运动学特性,利用椭圆弹道理论仿真计算出了导弹被动段飞行弹道,同时在大地直角坐标系中通过解算雷达、导弹与地心的空间几何关系,求得导弹的实时视角值。结合导弹的几何尺寸特征,利用高频区理论计算方法计算出弹道导弹被动段飞行时的实时雷达截面积值。对研究弹道导弹的防御和突防具有重要的理论意义和参考价值。     

星载雷达对弹道目标跟踪模式的选择

针对星载雷达对弹道目标跟踪模式的选择问题,在建立星载雷达对空间轨道目标跟踪所需坐标系的基础上,给出了先转换后绝对运动状态跟踪和先相对运动状态跟踪后转换两种跟踪模式,分析了两种模式的测量误差传递特性以及状态模型建立的难易程度。最后对两种模式的跟踪精度进行了仿真实验,仿真结果表明,相比于前一种模式,后一种模式的跟踪性能获得了明显的改善。研究结果能为星载雷达对弹道目标跟踪模式的选择提供设计依据。     

基于非对称交互多模型弹道导弹跟踪

弹道导弹飞行三个阶段的动力学模型异常复杂且非线性强,在未知导弹任何先验信息前提下如何连续地跟踪整个弹道已成为目前亟待解决的难题。针对该问题,提出了一种实时非对称交互多模型跟踪算法,它根据弹道不同阶段的受力情况建立相应的跟踪模型。该算法采用非对称的状态交互以及基于熵信息变化的模型概率更新方法对导弹进行实时状态估计,并将其中一个无迹滤波器的非线性状态估计用改进离散方法实现,提高了实时性。仿真实验表明,该跟踪算法能够较精确地从弹道主动段连续地跟踪到再入段,并且能较大幅度地减小模型切换之间的跟踪误差。     

弹道式再入目标跟踪方法对比分析

地基雷达对弹道式再入目标进行滤波跟踪时主要存在两个导致滤波误差增大的不确定因素,一是弹道系数未知,二是不可准确确定过程噪声协方差矩阵。为此,采用交互式多模型无敏滤波（iterative multiple model unscented filter, IMM UF）算法对弹道式再入目标进行跟踪,选取不同的弹道系数初值和过程噪声协方差矩阵构成合适的模型集合进行了仿真分析,并将其滤波结果与扩展卡尔曼滤波（extended Kalman filter, EKF）和无敏滤波（unscented filter, UF）的滤波结果进行了对比分析,同时还分析比较了IMM UF和自治多模型（autonomous multiple model, AMM）UF算法的跟踪滤波性能。从仿真结果可以看出,采用的IMM UF算法和相应的模型集合可以在先验信息缺少的情况实现对弹道式再入目标更高精度的跟踪。     

火控相控阵雷达的时间资源管理算法

对于火控相控阵雷达,可以灵活地调整波束的指向方向,从而调整雷达用于跟踪的时间资源。针对这样的特性,提出了一种雷达用于跟踪的时间资源的管理算法,以提升雷达最大可跟踪目标的数量。该文以概率密度函数来描述雷达对目标的跟踪误差,综合考虑了测距与测速精度对跟踪误差产生影响。而后,采用马尔可夫决策的方法,对雷达照射目标的驻留时间与重访时间间隔进行求解。仿真结果表明,对于雷达场景中的目标数量较大情况下,相对于传统的雷达时间资源管理方法,该文提出的方法在保证跟踪精度符合要求的前提下,能够有效提高雷达最大可跟踪目标的数量。     

一种利用宽带信号对弹道目标成像和跟踪的方法

宽带成像雷达通常采用窄带跟踪、宽带成像的交替工作方式。该方法需要花费两个雷达重复周期才能完成对目标的跟踪和宽带成像,降低了雷达跟踪、成像的数据率。为了克服这个缺点,提出了一种基于宽带固态相控阵雷达对弹道目标成像同时进行跟踪的方法,一个周期就可同时完成对目标的成像和跟踪,大大节省了雷达资源,提高了雷达数据率。同时论述了宽带信号距离信息和角度信息提取方法,利用仿真和模拟试验验证了方法的正确性。     

融合常规运动目标和突然机动目标的图像跟踪系统

当舰载或机载光电传感器晃动、掉帧或者目标做复杂战术机动时,跟踪目标在相邻帧间会突然改变原来的运动轨迹,此时如何有效跟踪突然机动目标是一个难点问题。首先利用基于组合基于(speeded up robust features,SURF)特征描述子的二帧差分法进行背景差分,然后再利用卡尔曼滤波给出目标的预测位置,在以此为中心的搜索区域内用Mean shift跟踪方法寻找目标的最佳匹配,同时逐帧根据卡尔曼滤波的先验预测误差协方差判断目标是否出现机动。在检测到目标机动后,利用基于显著密度的高效子窗口搜索方法快速检测视场内的所有可疑目标,最后利用SURF算法进行特征匹配筛选出原始跟踪目标并返回目标位置,实现突然机动目标的自动可靠跟踪。仿真实验表明,新系统无论针对常规运动目标还是突然机动目标都能保证又快又准的跟踪效果。     

雷达测量系统误差的残差诊断方法

针对在MISTRAM系统测量中经常可能在某些测元上出现较大系统误差的问题 ,提出了一种在雷达测量中用于识别系统误差项的残差诊断方法。其基本思路是依次去掉每个测元 ,联合其它测元求解目标参数 ,得到模型的残差 ,通过分析残差的特性可识别系统误差项。实际计算表明 ,该方法是有效的     

基于LSTM与1DCNN的导弹轨迹预测方法

针对弹道导弹等超远程攻击目标的轨迹难以预测的问题,提出一种基于长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络与一维卷积神经网络(1-dimensional convolutional neural network, 1DCNN)的目标轨迹预测方法。首先,建立三自由度导弹运动模型,依据再入类型设计3种目标轨迹数据,构建机动数据库,解决轨迹数据的来源问题。其次,采用重复分割与滑动窗口的方法对轨迹数据进行预处理。然后,基于LSTM与1DCNN设计了一种目标类型分类网络,对目标进行初步分类。最后,基于1DCNN设计轨迹预测网络,对目标轨迹进行预测。仿真结果表明,提出的轨迹预测网络能够完成轨迹预测任务,预测误差在合理范围内。