[發明專利]一種交互式多彈多模型航跡融合方法

有效

• 申請號: 201911401234.6
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111121770B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 王新亮;陳凱;薛琪琪;王民鋼
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

1.一種交互式多彈多模型航跡融合方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：在慣性參考坐標系中，建立各個導彈導引頭的彈目相對運動方程和目標機動運動方程；

所述的彈目相對運動方程為：

式中：測量信息Z_j＝[r_j,θ_j,η_j]^T，為第j枚導彈與目標的彈目接近速度、俯仰角、偏航角信息，為第j枚導彈量測噪聲，是第j枚導彈彈目相對位置信息：

式中：x_t,y_t,z_t是目標位置信息，x_m,j,y_m,j,z_m,j是第j個導彈的位置信息；

慣性參考坐標系中目標相對運動狀態向量取為：

所述的目標機動運動方程包括勻速目標模型、勻加速目標模型、左轉彎目標模型、右轉彎目標模型：

勻速運動的離散化方程為：

X(k+1)＝φ_CV(k)X(k)+G_CV(k)ω(k) (4)

式中：φ_CV(k)是勻速運動模型狀態轉移矩陣，G_CV(k)是狀態噪聲向量轉移矩陣，X(k)是k時刻目標運動狀態向量，ω(k)是k時刻的狀態噪聲向量；

其中：T為仿真濾波周期；

勻加速運動的離散化方程為：

X(k+1)＝φ_CA(k)X(k)+G_CA(k)ω(k) (6)

式中：φ_CA(k)是勻加速運動模型狀態轉移矩陣，G_CA(k)是狀態噪聲向量轉移矩陣，X(k)是k時刻目標運動狀態向量，ω(k)是k時刻的狀態噪聲向量；

勻速轉彎運動的離散化方程為：

X(k+1)＝φ_CT(k)X(k)+G_CT(k)ω(k) (8)

式中：φ_CT(k)是勻速轉彎運動模型狀態轉移矩陣，G_CT(k)是狀態噪聲向量轉移矩陣，X(k)是k時刻目標運動狀態向量，ω(k)是k時刻的狀態噪聲向量；

其中，ω'為轉彎運動速率，向左轉彎ω'＞0，向右轉彎ω'＜0；

步驟2：設第j個模型表示目標的狀態方程為X_j(k+1)＝φ_j(k)X_j(k)+G_j(k)ω_j(k)，測量方程Z(k)＝H(k)X(k)+V(k)，其中H(k)由步驟1的彈目相對運動方程經過對狀態向量X_k微分得到；采用交互式多模型的擴展卡爾曼濾波算法對目標進行跟蹤，得到目標狀態信息以及相應的誤差協方差矩陣；

步驟3：通過數據鏈，將從彈得到的目標狀態信息和誤差協方差矩陣傳輸到主彈融合中心，利用各彈自身導航系統得到的主彈與從彈的相對位置信息，以主彈融合中心為基準補償各從彈得到的目標狀態信息；

步驟4：基于各彈得到的誤差協方差矩陣，采用馬爾科夫轉移矩陣，確定多彈實時的概率，并對步驟3得到的多條彈道進行加權融合得到對目標的狀態估計。