基于輸出相關(guān)自適應(yīng)卡爾曼濾波的彈道軌跡形成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于輸出相關(guān)自適應(yīng)卡爾曼濾波的彈道軌跡形成方法，在彈道軌跡形成過程中，利用彈丸的飛行參數(shù)估計(jì)輸出相關(guān)函數(shù)矩陣，由相關(guān)函數(shù)矩陣計(jì)算出卡爾曼濾波增益矩陣的最優(yōu)穩(wěn)態(tài)解，使得穩(wěn)態(tài)增益與實(shí)際觀測(cè)值相適應(yīng)；利用遞推的方法根據(jù)觀測(cè)值不斷地調(diào)整相關(guān)函數(shù)矩陣，實(shí)現(xiàn)對(duì)彈道數(shù)據(jù)的自適應(yīng)濾波估計(jì)和修正，從而得到準(zhǔn)確的彈道軌跡。本發(fā)明有效抑制了由于彈道屬性模型與實(shí)際物理模型不完全相符、系統(tǒng)噪聲和觀測(cè)噪聲參數(shù)估計(jì)不精確等因素造成的濾波發(fā)散問題，提高了濾波的精度和彈道軌跡的準(zhǔn)確度。
【專利說明】基于輸出相關(guān)自適應(yīng)卡爾曼濾波的彈道軌跡形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種彈道軌跡形成方法，尤其涉及一種基于輸出相關(guān)自適應(yīng)卡爾曼濾波的彈道軌跡形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在獲得彈丸的飛行參數(shù)后，炮位雷達(dá)利用卡爾曼濾波對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波從而形成彈道軌跡?？柭鼮V波器在已知系統(tǒng)隨機(jī)噪聲精確的統(tǒng)計(jì)特性和系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型的前提下可以獲得最小均方誤差準(zhǔn)則下的最優(yōu)值。在炮位雷達(dá)的彈道軌跡形成過程中，由于對(duì)彈丸飛行的環(huán)境認(rèn)識(shí)不精確，所建彈道模型與實(shí)際物理過程有差異；干擾及噪聲的統(tǒng)計(jì)特性也是未知的，這些因素會(huì)影響卡爾曼濾波算法的精度，導(dǎo)致卡爾曼濾器無法獲得最優(yōu)估計(jì)結(jié)果，甚至引起濾波結(jié)果發(fā)散，炮位雷達(dá)無法形成彈道軌跡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于輸出相關(guān)自適應(yīng)卡爾曼濾波的彈道軌跡形成發(fā)散抑制方法，利用遞推的方法根據(jù)觀測(cè)值不斷地調(diào)整相關(guān)函數(shù)矩陣，實(shí)現(xiàn)對(duì)彈道數(shù)據(jù)的自適應(yīng)濾波估計(jì)和修正。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種基于輸出相關(guān)自適應(yīng)卡爾曼濾波的彈道軌跡形成方法，具體步驟如下:
[0006]步驟I，根據(jù)彈道模型建立基于狀態(tài)變量的彈道方程及觀測(cè)方程，將狀態(tài)變量與標(biāo)稱狀態(tài)作差得到狀態(tài)偏差，從而建立基于狀態(tài)偏差的近似線性方程；
[0007]在地面坐標(biāo)系中建立彈道方程:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種基于輸出相關(guān)自適應(yīng)卡爾曼濾波的彈道軌跡形成方法，其特征在于，具體步驟如下: 步驟I，根據(jù)彈道模型建立基于狀態(tài)變量的彈道方程及觀測(cè)方程，將狀態(tài)變量與標(biāo)稱狀態(tài)作差得到狀態(tài)偏差，從而建立基于狀態(tài)偏差的近似線性方程； 步驟2，由觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出輸出相關(guān)函數(shù)序列； 步驟3，由輸出相關(guān)函數(shù)序列推算出卡爾曼濾波增益矩陣的最優(yōu)穩(wěn)態(tài)解； 步驟4，將卡爾曼濾波增益矩陣的最優(yōu)穩(wěn)態(tài)解代入卡爾曼濾波算法遞推方程中的狀態(tài)估計(jì)方程，得到輸出相關(guān)自適應(yīng)濾波的卡爾曼濾波算法遞推方程，對(duì)雷達(dá)觀測(cè)的一段飛行彈道參數(shù)進(jìn)行濾波，實(shí)現(xiàn)對(duì)彈道數(shù)據(jù)的自適應(yīng)卡爾曼濾波估計(jì)和修正； 步驟5，根據(jù)步驟4濾波后的飛行彈道參數(shù)，利用彈道模型外推彈道落點(diǎn)，形成彈道軌跡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于輸出相關(guān)自適應(yīng)卡爾曼濾波的彈道軌跡形成方法，其特征在于，步驟I中所述建立基于狀態(tài)偏差的近似線性方程具體如下: 在地面坐標(biāo)系中建立彈道方程:
dx
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于輸出相關(guān)自適應(yīng)卡爾曼濾波的彈道軌跡形成方法，其特征在于，步驟2中所述由觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出輸出相關(guān)函數(shù)序列具體如下: 令輸出相關(guān)函數(shù)序列為IA}:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于輸出相關(guān)自適應(yīng)卡爾曼濾波的彈道軌跡形成方法，其特征在于，步驟3中所述由輸出相關(guān)函數(shù)序列推算出卡爾曼濾波增益矩陣K的最優(yōu)穩(wěn)態(tài)解，具體如下: 卡爾曼濾波增益矩陣表達(dá)式如下，通過IA}和τ Βτ，使用近似解法求出F陣的相似值，最終得到K的最優(yōu)穩(wěn)態(tài)解；
K = ( T Bt-FBt) [C0-BFBt] = ( T Bt-FBt) [B T BT+R-BFBT]
式中，F(xiàn) 為中間過程變量，F(xiàn) = Φ [F+ ( T Bt-FBt) (C0-BFBt) ―1 ( T Bt-FBt) τ] Φτ。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于輸出相關(guān)自適應(yīng)卡爾曼濾波的彈道軌跡形成方法，其特征在于，步驟4中所述卡爾曼濾波算法遞推方程包括狀態(tài)一步預(yù)測(cè)方程、新息方程、狀態(tài)估計(jì)方程，具體表達(dá)式如下: 狀態(tài)一步預(yù)測(cè)方程:

【文檔編號(hào)】G01S7/02GK103744057SQ201310722729
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】歐陽廣帥, 胡居榮, 周晶, 肖豐, 曹寧 申請(qǐng)人:河海大學(xué)