基于覆盖理论的高速强机动目标集群协同围捕

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作者 江涌 王林波 王蒙一 《自动化学报》 北大核心 2025年第5期917-930,共14页

集群协同围捕技术在空天防御领域逐渐扮演愈加关键的角色,本文基于碰撞平面等效覆盖方法,在三维空间内基于非线性动态模型提出一种新的高速强机动目标的覆盖策略.首先基于三维圆锥体可达域提出新的碰撞平面等效覆盖方法,阐释加速度覆盖... 集群协同围捕技术在空天防御领域逐渐扮演愈加关键的角色,本文基于碰撞平面等效覆盖方法,在三维空间内基于非线性动态模型提出一种新的高速强机动目标的覆盖策略.首先基于三维圆锥体可达域提出新的碰撞平面等效覆盖方法,阐释加速度覆盖和位置覆盖的区别与联系,并从几何角度分析交会角对完全覆盖的影响;其次,考虑实际环境下飞行器过载弱于目标的情况,基于偏置比例导引设计协同制导律,能够实现对目标加速度的覆盖,并基于覆盖率和零控脱靶量提出分段覆盖动态调节与快速收敛策略,使得多飞行器在前期能够保持高覆盖率,后期能够降低整体的脱靶量,实现围捕覆盖的优势;最后,结合数值仿真进行了可行性验证. 展开更多

关键词 集群协同围捕 覆盖理论 高速强机动目标 偏置比例导引 覆盖动态调节

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基于ST-SRCKF的超高速强机动目标跟踪算法 被引量：7

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作者 方君 戴邵武 +2 位作者 许文明 邹杰 王永庭 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1698-1708,共11页

针对超高速强机动目标运动模型难以准确建立且观测数据易出现不良量测而导致滤波发散的问题,提出一种适用于超高速强机动目标的跟踪算法。该算法根据正交性原理推导了一种新的强跟踪平方根容积卡尔曼滤波(ST-SRCKF)结构,并引入多重渐消... 针对超高速强机动目标运动模型难以准确建立且观测数据易出现不良量测而导致滤波发散的问题,提出一种适用于超高速强机动目标的跟踪算法。该算法根据正交性原理推导了一种新的强跟踪平方根容积卡尔曼滤波(ST-SRCKF)结构,并引入多重渐消因子,渐消因子求解方法和作用位置均不同于已有的ST-SRCKF。根据新息的统计学特性,即新息协方差矩阵的迹服从卡方分布,建立了一种改进的CS-Jerk模型,该模型对目标机动的描述更准确,它与改进ST-SRCKF算法的结合实现了对超高速强机动目标的高精度跟踪。仿真结果表明,改进算法对超高速强机动目标的跟踪性能更佳。 展开更多

关键词 强机动目标跟踪 平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF) 强跟踪滤波(STF) 多重渐消因子 CS-Jerk模型

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高超声速强机动目标改进IMM-CKF跟踪算法 被引量：7

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作者 戴邵武 方君 +1 位作者 张文广 邹杰 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第9期133-136,140,共5页

高超声速强机动目标的运动具有复杂性、突变性和强非线性特点,针对单模型算法难以实现对此类目标的精确跟踪,提出一种改进的交互多模型(IMM)算法,克服了单模型算法跟踪强机动目标的缺陷和标准IMM算法对似然函数计算不准确的问题,实现了... 高超声速强机动目标的运动具有复杂性、突变性和强非线性特点,针对单模型算法难以实现对此类目标的精确跟踪,提出一种改进的交互多模型(IMM)算法,克服了单模型算法跟踪强机动目标的缺陷和标准IMM算法对似然函数计算不准确的问题,实现了不同子模型之间的变维交互;采用容积卡尔曼滤波(CKF)算法实现了雷达观测数据与目标状态量之间的高精度非线性转换。仿真结果表明:改进的IMM算法相比单模型算法和标准的IMM-CKF算法,明显提高了高超声速强机动目标的跟踪精度。 展开更多

关键词 交互多模型 容积卡尔曼滤波 高超声速强机动目标 目标跟踪

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基于改进CS-Jerk模型的强机动目标跟踪算法 被引量：4

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作者 戴邵武 方君 +2 位作者 戴洪德 邹杰 王永庭 《电光与控制》 北大核心 2016年第3期11-15,共5页

通过分析CS-Jerk模型的缺陷,提出一种改进的"当前"统计Jerk模型算法。该算法根据新息的统计学特性,即新息协方差矩阵的迹服从卡方分布,构造活化函数,由活化函数生成修正因子,自适应更新CS-Jerk模型中的最大、最小机动加加速... 通过分析CS-Jerk模型的缺陷,提出一种改进的"当前"统计Jerk模型算法。该算法根据新息的统计学特性,即新息协方差矩阵的迹服从卡方分布,构造活化函数,由活化函数生成修正因子,自适应更新CS-Jerk模型中的最大、最小机动加加速度以及机动频率,进而自适应调整状态噪声协方差矩阵和滤波增益矩阵,减小了目标状态估计误差。与经典的Jerk模型、CS-Jerk模型相比,改进算法有效地提高了对强机动目标的跟踪精度,弥补了CS-Jerk模型算法的不足,仿真结果验证了算法的可行性。 展开更多

关键词 强机动目标 统计分析 活化函数 CS-Jerk模型

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一种强机动目标自适应跟踪算法 被引量：1

5

作者 周航 冯新喜 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期350-355,共6页

针对强机动目标跟踪精度不高的问题,提出了一种强机动目标自适应跟踪算法(HMIMM-CV/CAT)。首先通过机动检测区别目标的机动性能,分别应用Kalman滤波和交互多模算法对目标进行跟踪。其次对机动段交互多模算法,给出一组转弯模型离散模型集... 针对强机动目标跟踪精度不高的问题,提出了一种强机动目标自适应跟踪算法(HMIMM-CV/CAT)。首先通过机动检测区别目标的机动性能,分别应用Kalman滤波和交互多模算法对目标进行跟踪。其次对机动段交互多模算法,给出一组转弯模型离散模型集,在目标机动时通过角速度估计在离散模型集中遴选出一个最匹配的模型参加交互计算,使模型更加逼近目标真实运动模式,且不增加参与交互运算模型数量。蒙特卡罗仿真结果表明,该算法与几种类似算法相比,更加适用于强机动目标。 展开更多

关键词 强机动目标 机动检测 角速度估计 离散模型集

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空空导弹反强机动目标时间约束滑模制导律 被引量：5

6

作者 张晨欣 王宁宇 王小刚 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1544-1554,共11页

针对空空导弹期望时间拦截强机动目标问题,提出了一种不依赖剩余时间估计的新型攻击时间约束滑模制导律。设计了一种以弹目距离和攻击时间误差加权求和的滑模面,通过分析制导收敛条件,推导得到自适应非奇异权重函数,通过引入有限时间收... 针对空空导弹期望时间拦截强机动目标问题,提出了一种不依赖剩余时间估计的新型攻击时间约束滑模制导律。设计了一种以弹目距离和攻击时间误差加权求和的滑模面,通过分析制导收敛条件,推导得到自适应非奇异权重函数,通过引入有限时间收敛条件,得到了一种有限时间收敛滑模制导律。该制导律在不依赖剩余时间估计条件下保证了终端打击精度和攻击时间约束。通过设计包含滑模变量的附加制导项,显著提升了攻击时间的收敛精度。针对未知加速度机动目标,分析并证明了该制导律对于拦截强机动目标具有良好的适用性。最后通过数学仿真验证了所提出的制导律在不同约束条件下的有效性,并通过对比仿真验证了算法的优越性。 展开更多

关键词 空空导弹 强机动目标 攻击时间约束 有限时间收敛 滑模制导律

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基于数据驱动的红外弱小机动目标检测与跟踪

7

作者 陈华杰 钱逸凡 +2 位作者 龙翔 许啸 吴浩宇 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第12期64-71,105,共9页

针对复杂背景下红外弱小目标检测跟踪中目标特征缺失、强杂波干扰等问题,基于多帧的处理方法引入了目标运动特征来提升性能,然而针对无人机等新型强机动目标,现有的基于机理模型的多帧处理方法难以覆盖其复杂多变的运动形态,导致其检测... 针对复杂背景下红外弱小目标检测跟踪中目标特征缺失、强杂波干扰等问题,基于多帧的处理方法引入了目标运动特征来提升性能,然而针对无人机等新型强机动目标,现有的基于机理模型的多帧处理方法难以覆盖其复杂多变的运动形态,导致其检测跟踪的效果并不理想。对此,以多帧的处理方法为基础框架,提出了一种复杂背景下基于数据驱动的红外弱小机动目标检测跟踪方法:首先采用MPCM算法对弱小目标进行增强;其次将多帧的增强结果投影到二维子空间,构建基于YOLO的二维轨迹检测模型;最后将二维检测结果进行三维时空回溯,构建基于LSTM的三维轨迹检测模型。构建检测模型时,在实测图像的基础上进行了数据增广,使得训练样本尽量覆盖目标的各种运动形态;在二维子空间上,利用高性能YOLO检测网络,快速剔除大量杂波;在三维时空上,利用LSTM时序网络对少量难剔除的杂波进行精细化筛除。与多种算法的对比实验结果表明,所提方法在耗时上能满足实时性要求,同时,在多个场景下的平均跟踪精度能达到86.6%,虚警率仅有9.2%,ROC曲线下的AUC值能达到0.9820。 展开更多

关键词 红外弱小目标 复杂背景 强机动目标 数据驱动 二维子空间 三维时空

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目标强机动对中远程空空导弹可攻击区的影响 被引量：11

8

作者 张安柯 孔繁峨 贺建良 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2016年第2期21-25,共5页

针对目标机动对导弹效能的影响,首先介绍了典型的目标强机动类型并对其进行数学建模,并基于某型中远程空空导弹数学模型(气动模型、运动模型、导引率模型等),利用改进的二分法仿真计算了目标强机动下的导弹攻击区变化趋势;分析了不同发... 针对目标机动对导弹效能的影响,首先介绍了典型的目标强机动类型并对其进行数学建模,并基于某型中远程空空导弹数学模型(气动模型、运动模型、导引率模型等),利用改进的二分法仿真计算了目标强机动下的导弹攻击区变化趋势;分析了不同发射条件下目标强机动对导弹命中概率的影响。仿真表明:目标强机动能够有效缩小导弹迎头攻击距离,并且能够规避在导弹最大可攻击区和不可逃逸区之间发射的导弹。 展开更多

关键词 目标强机动 导弹可攻击区 命中概率

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基于多雷达组网IMM-GMPHDF的机动多目标检测跟踪 被引量：1

9

作者 丁海龙 赵温波 盛琥 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2016年第6期67-72,共6页

高斯混合概率假设密度滤波(GMPHDF)有牢固的理论基础,是解决高斯条件下跟踪强杂波环境中目标数未知的多目标问题的有效方法。但当目标发生机动时,就难以跟踪到目标,因此,在GMPHDF中引入交互多模型(IMM)算法,对继续存在目标的运动模型进... 高斯混合概率假设密度滤波(GMPHDF)有牢固的理论基础,是解决高斯条件下跟踪强杂波环境中目标数未知的多目标问题的有效方法。但当目标发生机动时,就难以跟踪到目标,因此,在GMPHDF中引入交互多模型(IMM)算法,对继续存在目标的运动模型进行建模,根据计算的模型概率融合各模型滤波器估计得到的继续存在目标概率假设密度,解决了运动模型机动问题。仿真实验表明,IMM-GMPHDF能实时跟踪到强机动超音速多目标,在多雷达组网系统中跟踪强机动超音速多目标精度(OSPA距离均方根误差)能达到70 m,满足了工程使用要求。 展开更多

关键词 强机动高速多目标 交互多模型 高斯混合概率假设密度 多雷达组网

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交互式多模型概率数据关联抗速度拖引干扰算法

10

作者 闫咏琪 王琪 易凡 《系统工程与电子技术》 北大核心 2025年第5期1507-1515,共9页

脉冲多普勒雷达导引头面对释放速度拖引干扰的强机动性目标时,存在跟踪、制导精度下降的问题。为此,结合空空/地空导弹应用场景,提出一种基于交互式多模型概率数据关联的抗速度拖引干扰算法。该算法结合概率数据关联和多模型交互的优势... 脉冲多普勒雷达导引头面对释放速度拖引干扰的强机动性目标时,存在跟踪、制导精度下降的问题。为此,结合空空/地空导弹应用场景,提出一种基于交互式多模型概率数据关联的抗速度拖引干扰算法。该算法结合概率数据关联和多模型交互的优势,采用概率数据关联滤波器处理角度和速度通道的量测信息,同时引入多模型交互框架动态适应目标在不同机动状态下的运动模式。仿真实验表明,提出的抗干扰算法可增强对复杂机动行为的捕捉能力和目标状态估计的鲁棒性,有效降低速度拖引干扰带来的影响,提升导弹制导精度。 展开更多

关键词 强机动目标跟踪 速度拖引干扰 交互式多模型 概率数据关联

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基于滚动时域估计的高超声速飞行器轨迹跟踪 被引量：1

11

作者 臧红岩 王凯 +2 位作者 高长生 荆武兴 王越欣 《现代防御技术》 北大核心 2024年第2期132-144,共13页

针对高超声速飞行器高精度轨迹跟踪问题,提出一种将滚动时域估计与交互式多模型算法相结合的强机动目标轨迹跟踪算法。给出了半速度系下的高超声速飞行器滑翔段运动模型及量测模型。利用滚动时域估计方法将状态估计问题转化为有约束的... 针对高超声速飞行器高精度轨迹跟踪问题,提出一种将滚动时域估计与交互式多模型算法相结合的强机动目标轨迹跟踪算法。给出了半速度系下的高超声速飞行器滑翔段运动模型及量测模型。利用滚动时域估计方法将状态估计问题转化为有约束的优化问题,并充分考虑飞行器滑翔段物理约束。在此基础上,为应对目标不同机动模式,借助交互式多模型算法思想建立模型集对其进行近似。分别在机动模式不变和机动模式突变的情况下对算法进行了验证。结果表明,新算法采用多个模型并行估计,即时调整模型概率后进行融合输出,能够有效避免目标跟踪模型失配,可显著提高对于高超声速飞行器这类强机动目标的轨迹跟踪精度。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 滑翔段 强机动目标 轨迹跟踪 滚动时域估计 交互式多模型算法

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