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近程防空反导中的有关目标估计理论与技术

作　者: 戚国庆
导　师: 郭治
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 近程防空反导目的域随机穿越特征量满意待机估计满意有偏估计信息攫取异步融合
分类号: TJ30
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文研究了近程防空反导系统中的有关目标状态估计理论与技术，通过分析近程防空反导的国防意义及其所对抗的目标特点和难度，说明了分布式武器系统是对抗近程低空目标的有效措施。通过分析分布式火控系统在近防武器系统中的特点，阐述了在目标估计方面所面临的问题，并以某分布式武器系统为背景，研究了如下问题：首先，本文研究了有界目的域下，满意待机估计策略的设计问题。以高炮系统和带有激光测距的CCD图像跟踪系统为例，分析了有界目的域的物理意义，将随机穿越特征量中待估量相对目的域外的逗留时间(待机时间)纳入了多指标约束下的满意估计问题，借助满意估计理论、待机控制理论和双线性矩阵不等式组(BMIs)的求解方法，给出了在满足指定的区域极点指标和估计误差方差上界指标约束下，使得待估量相对目的域具有最小待机时间，并保证一定滞留度的满意待机估计策略的求解方法。接着，研究了偏差受限的满意有偏估计策略设计问题。以数字化高炮火控系统为例，指出火炮跟踪平稳性是保证射击精度的前提，而只有平稳输出的目标未来估计点，高炮的跟踪才会平稳。采用尽可能低阶次的系统模型是保证估计输出平稳性的一种方法，但当目标发生机动时，将使原本无偏的估计系统产生系统误差。稳态误差系数是衡量系统误差的一个重要指标，于是本文将估计系统的动态误差系数纳入多指标约束，借助满意估计理论，在假定目标机动强度有限的前提下，给出了可兼顾滤波输出精度和平稳性要求的满意有偏滤波器的设计方法。然后，以分布式火控系统中具有较低重频激光测距的CCD图像跟踪系统为背景，研究了利用跟踪系统所提供的高频测角信息提高目标状态估计精度的算法。所设计的滤波算法在不增加系统硬件成本的前提下，可明显改善目标状态估计精度，从而具有重要的工程意义和经济价值。最后，本文研究了多传感器异步数据融合算法，所提出的融合模型解决了传统异步融合算法对融合中心处理周期的要求，提高了空情数据融合的实时性和算法的通用性。通过对模拟数据和靶场实测数据测试说明了算法的实用性。

全文目录

1.绪论  9-23
  1.1 课题的研究背景  9-10
  1.2 课题的研究意义  10-12
    1.2.1 近程防空反导的国防意义  10
    1.2.2 分布式火控系统在近防武器系统中的特点  10-12
  1.3 分布式火控系统中的估计问题及研究现状  12-21
    1.3.1 具有目的域的满意待机估计问题  12-17
    1.3.2 满意估计中指标集中的稳态误差系数指标  17-18
    1.3.3 低重频激光测距下的高频测角信息利用  18
    1.3.4 多传感器异步数据融合  18-21
  1.4 本文的结构安排、主要工作及创新点  21-23
2.矩形目的域的待机估计  23-51
  2.1 引言  23-25
  2.2 连续系统情形下待机估计问题研究  25-37
    2.2.1 连续系统待机估计特征量描述  25-27
    2.2.2 待机估计特征量分析  27-29
    2.2.3 问题描述  29-30
    2.2.4 主要结论  30-35
    2.2.5 待机估计策略的求解  35-36
    2.2.6 数值算例  36-37
  2.3 离散系统情形下满意待机估计问题研究  37-49
    2.3.1 离散系统随机穿越特征量描述  37-39
    2.3.2 离散系统待机估计特征量分析  39-42
    2.3.3 问题描述  42-43
    2.3.4 主要结论  43-46
    2.3.5 待机估计策略的求解  46-49
    2.3.6 数值算例  49
  2.4 小结  49-51
3.偏差约束下的满意有偏滤波器  51-66
  3.1 引言  51-52
  3.2 连续系统满意有偏滤波器设计  52-58
    3.2.1 问题描述  52-54
    3.2.2 主要结论  54-57
    3.2.3 数值算例  57-58
  3.3 离散系统满意有偏滤波器设计  58-65
    3.3.1 问题描述  58-60
    3.3.2 主要结论  60-64
    3.3.3 数值算例  64-65
  3.4 结论  65-66
4.低频激光测距下的高频测角信息利用  66-74
  4.1 引言  66
  4.2 带有不完全测量信息的滤波技术  66-73
    4.2.1 算法分析  67-69
    4.2.2 测角信息野值的剔除  69
    4.2.3 滤波算法检测  69-73
  4.3 小结  73-74
5.多传感器异步航迹融合算法  74-97
  5.1 分布式异步数据融合结构  75-76
  5.2 状态与测量模型  76
  5.3 航迹关联算法  76-81
    5.3.1 归一映射的建立  77
    5.3.2 相关质量的建立  77-78
    5.3.3 航迹—航迹相关判断  78-81
  5.4 异步数据滤波算法  81-87
    5.4.1 二次航迹的起始  81
    5.4.2 序贯测量融合更新算法  81
    5.4.3 序贯航迹融合更新算法  81-83
    5.4.4 最优异步航迹融合更新算法  83-86
    5.4.5 航迹的撤销  86-87
  5.5 融合处理流程总结  87-88
  5.6 融合算法检测  88-96
    5.6.1 航迹滤波算法测试  88-93
    5.6.2 精度测试结论  93
    5.6.3 异步数据融合测试  93-96
  5.7 小结  96-97
6.结束语  97-99
致谢  99-100
参考文献  100-110
攻读博士学位期间论文发表和科研项目参与情况  110-111

近程防空反导中的有关目标估计理论与技术

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