助推滑翔飞行器预警探测滤波方法与误差链研究
发布时间：2023-05-26 23:40
助推-滑翔飞行器(BGV)射程远、飞行高度低、速度快、机动能力强,传统导弹防御系统无法对其进行准确的弹道估计和落点预报,给预警探测和威胁评估带来巨大困难。本文立足导弹防御系统现有探测设备,从BGV飞行动力学的角度,对BGV预警中的助推段弹道估计与拟合、滑翔段弹道估计与预报以及估计误差链的构建方法进行研究,具体内容包括:提出了一种用于BGV机动弹道估计理论分析的估计均方误差下界和最优过程噪声方差矩阵的计算方法。通过对机动目标跟踪问题的研究,得出机动目标状态估计的有偏性,传统的误差下界计算方法不适于机动目标跟踪算法的评估;基于最小均方误差准则构建了机动目标状态估计的均方误差下界递推算法:通过分析未知输入、估计偏差与过程噪声间的定量关系,推导了有偏估计条件下最优增益矩阵一般形式,分别在EKF和UKF框架下实现了机动目标状态估计的均方误差下界递推计算方法,以及最优过程噪声方差矩阵的变化规律。该方法为后续BGV弹道估计算法的参数设计和性能评估提供理论依据和分析手段。基于双星观测,研究了BGV助推段弹道估计与预警信息生成方法。在进行BGV助推段弹道实时估计时,无先验信息条件下的过程噪声方差自适应是...
【文章页数】：171 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号表
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 相关技术研究现状
1.2.1 机动目标跟踪技术
1.2.2 导弹助推段弹道估计的运动建模
1.2.3 机动再入飞行器的弹道估计
1.2.4 估计性能评价方法
1.3 论文工作与篇章结构
第二章 针对BGV的预警探测信息处理算法分析
2.1 引言
2.2 坐标系定义及转换
2.2.1 坐标系定义
2.2.2 坐标系转换
2.3 BGV助推-滑翔弹道及其特性分析
2.3.1 BGV助推-滑翔弹道计算方程
2.3.2 BGV助推-滑翔弹道特性分析
2.4 弹道导弹防御系统组成与传统作战流程
2.4.1 弹道导弹防御系统组成
2.4.2 弹道导弹防御系统作战流程
2.5 机动弹道对防御系统信息处理的影响分析
2.6 小结
第三章 机动目标状态估计的均方误差下界递推算法
3.1 引言
3.2 SWDTUI的估计性质
3.2.1 线性离散SWDTUI
3.2.2 确定性时变未知输入的不可估性
3.2.3 SWDTUI状态估计的有偏性
3.3 SWDTUI的最小均方误差估计
3.3.1 非线性连续SWDTUI的离散化
3.3.2 有偏估计的最优增益矩阵
3.3.3 EKF框架下的状态估计均方误差下界
3.3.4 UKF框架下的状态估计均方误差下界
3.4 均方误差下界递推算法的验证与分析
3.4.1 自由段弹道估计的SWDTUI描述
3.4.2 估计均方误差下界递推算法的初始化
3.4.3 基于简化模型的自由段弹道估计均方误差下界
3.5 小结
第四章 基于双星观测的助推段弹道估计与改进
4.1 引言
4.2 助推段弹道估计的误差下界分析
4.2.1 导弹助推段状态方程
4.2.2 天基红外高轨双星观测方程
4.2.3 基于双星观测数据的递推算法初始化
4.2.4 不同状态方程的估计误差下界计算与分析
4.3 基于未知输入估计的助推段弹道自适应估计算法
4.3.1 最优过程噪声方差矩阵的表达式
4.3.2 基于未知输入估计的过程噪声方差构造
4.3.3 自适应无迹卡尔曼滤波算法
4.3.4 仿真分析
4.4 基于三次B样条和双向滤波的助推段弹道改进
4.4.1 基于三次B样条模型的最小二乘拟合
4.4.2 端点估计误差过大的原因分析
4.4.3 基于双向滤波的弹道端点估计改进
4.4.4 仿真分析
4.5 基于关机点参数估计的弹道预报误差分析和威胁判断
4.5.1 基于传统方法的BGV弹道预报误差分析
4.5.2 BGV的弹道特征识别和预警信息生成
4.5.3 仿真分析
4.6 小结
第五章 基于雷达观测的滑翔段弹道估计与预报
5.1 引言
5.2 大升阻比弹头滑翔段运动特性分析与建模
5.2.1 传统机动再入飞行器状态方程
5.2.2 BGV弹头滑翔段的状态方程
5.3 滑翔段弹道估计的误差下界分析
5.4 基于EMA-VSIMM的混合系统状态估计
5.4.1 气动力参数模型
5.4.2 状态方程离散化
5.4.3 EMA-VSIMM滤波算法
5.4.4 仿真分析
5.5 基于气动参数估计的BGV预警信息生成
5.5.1 弹道和气动参数估计结果分析
5.5.2 基于近似最优化假设的长期预测
5.5.3 基于惯性假设的短期弹道预报
5.5.4 仿真分析
5.6 小结
第六章 BGV弹道估计误差链的构建与分析
6.1 引言
6.2 BGV弹道估计误差链的构建
6.3 攻防仿真平台与仿真系统
6.3.1 导弹攻防仿真平台
6.3.2 防御系统拦截BGV攻防仿真与评估系统
6.3.3 仿真与评估分析流程
6.4 误差链的仿真计算与应用分析
6.4.1 预警卫星加单部雷达的误差链计算与分析
6.4.2 预警卫星加两部雷达的误差链计算与分析
6.5 小结
第七章 结论与展望
7.1 论文主要研究成果
7.1.1 论文主要内容
7.1.2 论文主要创新点
7.2 进一步研究建议
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
附录A CRLB递推计算公式
本文编号：3823486
【文章页数】：171 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号表
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 相关技术研究现状
1.2.1 机动目标跟踪技术
1.2.2 导弹助推段弹道估计的运动建模
1.2.3 机动再入飞行器的弹道估计
1.2.4 估计性能评价方法
1.3 论文工作与篇章结构
第二章 针对BGV的预警探测信息处理算法分析
2.1 引言
2.2 坐标系定义及转换
2.2.1 坐标系定义
2.2.2 坐标系转换
2.3 BGV助推-滑翔弹道及其特性分析
2.3.1 BGV助推-滑翔弹道计算方程
2.3.2 BGV助推-滑翔弹道特性分析
2.4 弹道导弹防御系统组成与传统作战流程
2.4.1 弹道导弹防御系统组成
2.4.2 弹道导弹防御系统作战流程
2.5 机动弹道对防御系统信息处理的影响分析
2.6 小结
第三章 机动目标状态估计的均方误差下界递推算法
3.1 引言
3.2 SWDTUI的估计性质
3.2.1 线性离散SWDTUI
3.2.2 确定性时变未知输入的不可估性
3.2.3 SWDTUI状态估计的有偏性
3.3 SWDTUI的最小均方误差估计
3.3.1 非线性连续SWDTUI的离散化
3.3.2 有偏估计的最优增益矩阵
3.3.3 EKF框架下的状态估计均方误差下界
3.3.4 UKF框架下的状态估计均方误差下界
3.4 均方误差下界递推算法的验证与分析
3.4.1 自由段弹道估计的SWDTUI描述
3.4.2 估计均方误差下界递推算法的初始化
3.4.3 基于简化模型的自由段弹道估计均方误差下界
3.5 小结
第四章 基于双星观测的助推段弹道估计与改进
4.1 引言
4.2 助推段弹道估计的误差下界分析
4.2.1 导弹助推段状态方程
4.2.2 天基红外高轨双星观测方程
4.2.3 基于双星观测数据的递推算法初始化
4.2.4 不同状态方程的估计误差下界计算与分析
4.3 基于未知输入估计的助推段弹道自适应估计算法
4.3.1 最优过程噪声方差矩阵的表达式
4.3.2 基于未知输入估计的过程噪声方差构造
4.3.3 自适应无迹卡尔曼滤波算法
4.3.4 仿真分析
4.4 基于三次B样条和双向滤波的助推段弹道改进
4.4.1 基于三次B样条模型的最小二乘拟合
4.4.2 端点估计误差过大的原因分析
4.4.3 基于双向滤波的弹道端点估计改进
4.4.4 仿真分析
4.5 基于关机点参数估计的弹道预报误差分析和威胁判断
4.5.1 基于传统方法的BGV弹道预报误差分析
4.5.2 BGV的弹道特征识别和预警信息生成
4.5.3 仿真分析
4.6 小结
第五章 基于雷达观测的滑翔段弹道估计与预报
5.1 引言
5.2 大升阻比弹头滑翔段运动特性分析与建模
5.2.1 传统机动再入飞行器状态方程
5.2.2 BGV弹头滑翔段的状态方程
5.3 滑翔段弹道估计的误差下界分析
5.4 基于EMA-VSIMM的混合系统状态估计
5.4.1 气动力参数模型
5.4.2 状态方程离散化
5.4.3 EMA-VSIMM滤波算法
5.4.4 仿真分析
5.5 基于气动参数估计的BGV预警信息生成
5.5.1 弹道和气动参数估计结果分析
5.5.2 基于近似最优化假设的长期预测
5.5.3 基于惯性假设的短期弹道预报
5.5.4 仿真分析
5.6 小结
第六章 BGV弹道估计误差链的构建与分析
6.1 引言
6.2 BGV弹道估计误差链的构建
6.3 攻防仿真平台与仿真系统
6.3.1 导弹攻防仿真平台
6.3.2 防御系统拦截BGV攻防仿真与评估系统
6.3.3 仿真与评估分析流程
6.4 误差链的仿真计算与应用分析
6.4.1 预警卫星加单部雷达的误差链计算与分析
6.4.2 预警卫星加两部雷达的误差链计算与分析
6.5 小结
第七章 结论与展望
7.1 论文主要研究成果
7.1.1 论文主要内容
7.1.2 论文主要创新点
7.2 进一步研究建议
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
附录A CRLB递推计算公式
本文编号：3823486
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