[发明专利]临近空间高速机动目标机动突变的跟踪算法

说明书

临近空间高速机动目标机动突变的跟踪算法，属于临近空间高速机动目标跟踪技术领域，本发明为解决现有技术对目标运动的跟踪算法不合理的问题。本发明所述跟踪算法的具体过程为：建立坐标系，并建立坐标转换矩阵；建立临近空间高速机动目标的运动方程；建立临近空间高速机动目标的非线性机动模型；构建IMM跟踪滤波器，实现IMM跟踪滤波器对临近空间高速机动目标的跟踪滤波。本发明用于对目标的运动状态进行估计。

技术领域

本发明涉及一种临近空间高速机动目标机动突变的跟踪算法，属于临近空间高速机动目标跟踪技术领域。

背景技术

固定在地面的观察者需要对目标的运动状态包括位置、速度、加速度等信息进行估计。传统的方法为：首先假设目标采用某种已知的运动模式，例如匀速运动、匀加速运动或转弯运动等运动模式；其次，在该假设的基础上，对目标运动建模；然后，采用Kalman滤波器对目标的运动状态进行估计。

然而，临近空间高速机动目标的运动模式不符合上述常用的模式，难以采用传统的运动模式来对目标运动进行建模。

张博伦、周荻和吴世凯在“系统工程与电子技术,2019,41(09):2072-2079.”发表的《临近空间高超声速飞行器机动模型及弹道预测》中，采用了一种新的建模方法，引入了三个与气动力有关的状态变量Z_x,Z_y,Z_z来描述临近空间高速机动目标的运动模型，在假定Z_x,Z_y,Z_z的变化较为缓慢的基础上推导出相应的运动模型，最后设计了一个扩展Kalman滤波器对目标运动进行跟踪。

但是，在某些场景中，临近空间高速机动目标会采用快速进行滚转来进行机动，因而假设Z_z变化缓慢是不合理的。

另一方面，当目标进行滚转机动时，目标的运动模式发生了变化。传统的Kalman滤波器在自身的模型和实际模式不匹配的情况下估计精度会下降。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术对目标运动的跟踪算法不合理的问题，提供了一种临近空间高速机动目标机动突变的跟踪算法。

本发明所述临近空间高速机动目标机动突变的跟踪算法，该跟踪算法的具体过程为：

S1、建立坐标系，并建立坐标转换矩阵；

S2、建立临近空间高速机动目标的运动方程；

S3、建立临近空间高速机动目标的非线性机动模型；

S4、构建IMM跟踪滤波器，实现IMM跟踪滤波器对临近空间高速机动目标的跟踪滤波。

优选的，S1所述建立坐标系的具体方法为：

建立地心惯性坐标系O_Ix_Iy_Iz_I：以地心为原点O_I，原点向着观测点的方向为O_Iy_I轴，O_Ix_I轴与O_Iy_I轴垂直，且O_Ix_I轴在目标的射击平面内，O_Ix_I轴上点指向目标的方向为正方向，再按右手定则获得O_Iz_I轴；