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战机目标状态估计器仿真研究

作　者: 马安国
导　师: 沈春林
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 目标跟踪卡尔曼滤波跟踪门数据关联 “当前”统计模型
分类号: E926.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

随着现代科学技术的飞速发展,现代战争已经演化为敌我双方的科学技术综合实力的大比拼。能够对敌方实施精确打击也已经成为各国军事发展的目标。实现对目标的精确跟踪与预测作为实施精确打击的基础也显得非常重要,本文就针对这一问题做了大量的研究工作。本文首先介绍了几种常用的机动目标跟踪模型,并把现在较为常用的“当前”统计模型作为本文研究的目标模型,并列出了基于该模型下的卡尔曼滤波算法;此外,在状态矢量最优加权估计理论的基础上,引入了目标状态最优估计误差协方差矩阵,提出了一种最优加权估计算法,并进行了目标跟踪仿真。针对多目标跟踪问题,首先对多目标跟踪的原理和跟踪门的形成方法进行了概述,并对多回波环境下单目标跟踪和多目标跟踪的常用的数据关联方法和跟踪起始、跟踪终结方法进行了介绍,在本文的后半部分,对多目标的运动状态进行了仿真研究,提出了一种目标状态估计方法,该种方法的思想是当前时刻如果目标跟踪门内没有所期望的候选回波,首先计算出目标在前一时刻的运动状态下对当前时刻的预测值,并将该值叠加上系统噪声作为量测方程输入值,然后将观测值作为候选回波对目标进行状态估计。该方法在仿真结果中得到了验证。

全文目录

第一章绪论  12-15
  1.1 课题背景  12-13
  1.2 空对面精确打击技术  13-14
    1.2.1 国内外发展现状  13
    1.2.2 空对面打击的关键技术  13-14
  1.3 本文的主要研究内容  14-15
第二章坐标系的选取和变换  15-21
  2.1 概述  15
  2.2 常用坐标系  15-17
    2.2.1 惯性坐标系  15-16
    2.2.2 平移坐标系  16
    2.2.3 NED 坐标系  16
    2.2.4 载机坐标系  16
    2.2.5 雷达天线坐标系  16-17
    2.2.6 目标坐标系  17
    2.2.7 目标视线坐标系  17
  2.3 坐标系的选取原则  17-19
  2.4 坐标系的相互变换  19-20
    2.4.1 直角坐标系的一般变换方法  19
    2.4.2 转动坐标系的一般变换方法  19-20
  2.5 小结  20-21
第三章单机动目标跟踪  21-43
  3.1 概述  21-23
  3.2 机动目标模型  23-28
    3.2.1 微分多项式模型  23-25
    3.2.2 CV 和CA 模型  25
    3.2.3 Singer 统计模型  25-27
    3.2.4 机动目标“当前”统计模型  27-28
  3.3 跟踪滤波与预测  28-32
    3.3.1 概述  28-29
    3.3.2 卡尔曼滤波与预测  29-30
    3.3.3 基于“当前”统计模型的卡尔曼滤波算法  30-32
  3.4 目标状态估计值最优加权平均算法  32-42
    3.4.1 状态标量的最优加权平均  32-34
    3.4.2 状态矢量的最优加权平均  34-35
    3.4.3 目标状态估计值最优加权平均算法  35
    3.4.4 仿真实例  35-42
    3.4.5 仿真结果分析  42
  3.5 小结  42-43
第四章多机动目标跟踪  43-67
  4.1 概述  43-44
  4.2 多机动目标跟踪基本原理  44
  4.3 跟踪门的形成方法  44-48
    4.3.1 矩形跟踪门  45-47
    4.3.2 椭球跟踪门  47-48
  4.4 数据关联与跟踪维持  48-60
    4.4.1 多回波环境下单目标的数据关联与跟踪维持理论  48-54
    4.4.2 多回波环境下多目标的数据关联与跟踪维持理论  54-60
  4.5 跟踪起始和跟踪终结  60-66
    4.5.1 多目标跟踪起始理论  60-64
    4.5.2 多目标跟踪终结理论  64-66
  4.6 小结  66-67
第五章仿真及分析  67-77
  5.1 目标轨迹生成算法  67-68
  5.2 仿真算法  68-69
  5.3 仿真实例  69-76
    5.3.1 轨迹一  69
    5.3.2 轨迹一仿真结果  69-74
    5.3.3 轨迹二  74-75
    5.3.4 轨迹二仿真结果  75-76
  5.4 仿真结果分析  76
  5.5 小结  76-77
全文总结  77-78
参考文献  78-81
致谢  81-82
攻读硕士期间发表的学术论文  82

战机目标状态估计器仿真研究

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