临近空间高超声速飞行器探测跟踪技术

第1章 绪论 1
1．1 临近空间高超声速飞行器 1
1．1．1 临近空间高超声速飞行器的定义 1
1．1．2 临近空间高超声速飞行器的特点 3
1．2 临近空间高超声速飞行器对雷达探测跟踪形成新挑战 4
1．2．1 显著缩短了雷达系统的预警时间 4
1．2．2 显著降低了雷达发现目标的能力 5
1．2．3 显著增加了雷达的定位跟踪误差 7
1．3 临近空间高超声速飞行器探测跟踪技术 7
1．3．1 高超声速目标的相参积累检测 7
1．3．2 高超声速目标的非相参积累检测 10
1．3．3 高超声速目标跟踪 13
1．4 临近空间高超声速飞行器的发展历程 17
1．4．1 临近空间高超声速飞行器的研究现状 17
1．4．2 反临近空间高超声速飞行器的研究现状 21
参考文献 23
第2章 临近空间高超声速目标相参积累 24
2．1 高超声速目标信号模型 25
2．2 目标高超声速运动对相参积累的影响 26
2．2．1 跨距离门问题 26
2．2．2 多普勒扩展问题 27
2．3 基于多尺度搜索补偿的相参积累方法 28
2．3．1 距离走动补偿 28
2．3．2 多普勒扩展补偿 29
2．3．3 多尺度处理和计算量分析 30
2．3．4 算法实现 31
2．4 仿真验证与分析 32
2．4．1 仿真参数设置 32
2．4．2 算法有效性验证 32
2．4．3 不同信噪比条件下的仿真验证 37
2．4．4 不同脉冲积累数条件下的仿真验证 38
2．5 小结 39
参考文献 39
第3章 基于多普勒反馈的临近空间高超声速目标相参积累 41
3．1 高超声速目标模型 42
3．1．1 目标信号模型 42
3．1．2 目标运动模型 43
3．2 基于多普勒信息反馈调节的相参积累 43
3．2．1 多维搜索补偿的相参积累处理 44
3．2．2 多普勒估计值的获取与反馈调节 45
3．2．3 算法实现 49
3．3 仿真验证与分析 49
3．3．1 仿真参数设置 49
3．3．2 算法有效性验证 50
3．3．3 不同信噪比条件下的仿真验证 51
3．3．4 不同脉冲积累数条件下的仿真验证 53
3．3．5 不同反馈调节帧数条件下的仿真验证 54
3．4 小结 54
参考文献 54
第4章 临近空间高超声速目标非相参积累 56
4．1 Hough变换的基本原理 57
4．2 基于RT-Hough变换的目标非相参积累 58
4．2．1 RT-Hough变换的选取 58
4．2．2 高超声速目标系统模型 59
4．2．3 RT-Hough变换 60
4．2．4 候选航迹的多条件约束 62
4．3 仿真验证与分析 63
4．3．1 仿真参数设置 63
4．3．2 算法有效性验证 64
4．3．3 不同信噪比下的性能分析 67
4．3．4 不同杂波密度下的性能分析 68
4．3．5 算法对比 69
4．4 小结 69
参考文献 70
第5章 基于随机Hough变换的临近空间高超声速目标非相参积累 71
5．1 随机Hough变换基本原理 72
5．2 改进的随机Hough变换算法 74
5．2．1 现有随机Hough变换的不足 74
5．2．2 参数空间允许误差的选取标准 75
5．2．3 算法实现 76
5．3 仿真验证与分析 78
5．3．1 仿真参数设置 78
5．3．2 算法有效性验证 79
5．3．3 算法性能分析 80
5．3．4 与标准Hough变换的比较 82
5．4 小结 83
参考文献 84
第6章 基于自适应递推Hough变换的临近空间高超声速目标
非相参积累 85
6．1 目标模型 86
6．1．1 目标状态模型 86
6．1．2 目标量测模型 86
6．2 基于自适应递推Hough变换的非相参积累算法 87
6．2．1 初始时刻的Hough变换处理 88
6．2．2 自适应递推Hough变换 90
6．2．3 航迹合并 92
6．3 算法实现 92
6．4 仿真验证与分析 94
6．4．1 仿真参数设置 94
6．4．2 算法有效性验证 96
6．4．3 不同SNR下的性能分析 97
6．4．4 不同杂波密度下的性能分析 98
6．5 小结 100
参考文献 101
第7章 临近空间高超声速滑跃式轨迹目标的正弦跟踪模型 102
7．1 临近空间高超声速滑跃式轨迹目标的跟踪模型 103
7．1．1 目标轨迹特性分析 103
7．1．2 Sine模型的建立 104
7．1．3 量测模型的建立 107
7．1．4 滤波器的初始化 108
7．2 特殊角速率取值下的Sine模型 110
7．3 仿真验证与分析 111
7．3．1 临近空间高超声速目标的滑跃式轨迹设计 111
7．3．2 临近空间高超声速滑跃式轨迹目标跟踪实验 115
7．4 小结 123
参考文献 123
第8章 基于目标特性分析的临近空间高超声速目标强跟踪 125
8．1 临近空间高超声速目标的滑跃式轨迹分析 126
8．1．1 临近空间目标动力学方程 126
8．1．2 临近空间目标的高超声速滑跃式运动轨迹 127
8．1．3 临近空间高超声速滑跃式轨迹性能分析 128
8．2 临近空间高超声速滑跃式轨迹目标跟踪 128
8．2．1 临近空间目标量测方程 129
8．2．2 临近空间目标跟踪模型 129
8．3 仿真验证与分析 137
8．3．1 仿真参数设置 137
8．3．2 基于目标特性分析的强跟踪滤波算法的有效性分析 138
8．3．3 基于目标特性分析的强跟踪滤波算法的可靠性分析 140
8．4 小结 141
参考文献 142
第9章 临近空间高超声速滑跃式轨迹目标的三维投影跟踪 143
9．1 临近空间高超声速目标的滑跃式运动轨迹分析 144
9．2 临近空间高超声速目标的三维投影跟踪模型 145
9．2．1 地理坐标系下的三维投影变换 145
9．2．2 经纬方向上的线性高超声速目标跟踪 147
9．2．3 高度方向上的高机动频率目标跟踪 149
9．2．4 不同跟踪段中的目标状态相关联 151
9．3 仿真验证与分析 152
9．3．1 仿真参数设置 152
9．3．2 三维投影跟踪方法的可行性与优越性分析 152
9．3．3 点迹归并和凝聚处理的必要性分析 154
9．3．4 加速度突变检测和补偿的优越性分析 155
9．4 小结 156
参考文献 156
第10章 临近空间高超声速滑跃式轨迹目标的多模型跟踪 158
10．1 多模型算法的选择与模型集的设计 159
10．1．1 多模型算法分析 159
10．1．2 多模型算法的比较与选择 159
10．1．3 多模型算法模型集的设计 160
10．2 临近空间高超声速目标的IMM跟踪 161
10．2．1 IMM跟踪 161
10．2．2 仿真验证与分析 163
10．3 基于模型转移概率矩阵在线调整的IMM算法 169
10．3．1 模型转移概率分析 169
10．3．2 基于准贝叶斯估计的模型转移概率在线调整方法 169
10．3．3 基于可能性大小的模型转移概率在线调整方法 170
10．3．4 基准轨迹下3种算法的性能比较 171
10．3．5 滑跃式机动轨迹下4种算法的性能比较 177
10．4 小结 185
参考文献 186
第11章 基于三重贝叶斯准则的临近空间高超声速目标跟踪 188
11．1 基于三重贝叶斯准则的高超声速目标跟踪模型 189
11．1．1 匹配跟踪通道设计 190
11．1．2 闭合回路设计 190
11．1．3 **重贝叶斯准则设计 192
11．1．4 第二重贝叶斯准则设计 195
11．1．5 第三重贝叶斯准则设计 196
11．1．6 模型似然构建 202
11．2 仿真验证与分析 203
11．2．1 仿真参数设置 203
11．2．2 基于三重贝叶斯准则的高超声速目标跟踪算法的
有效性分析 204
11．2．3 基于三重贝叶斯准则的高超声速目标跟踪算法的
鲁棒性分析 205
11．3 小结 206
参考文献 207
第12章 距离模糊下的临近空间高超声速目标跟踪 208
12．1 仅距离模糊时的临近空间高超声速目标跟踪 209
12．1．1 距离模糊下的目标量测 209
12．1．2 距离模糊下的目标检测跟踪 211
12．2 仅速度模糊时的临近空间高超声速目标跟踪 215
12．3 距离与速度均模糊下的临近空间高超声速目标跟踪 216
12．4 仿真验证与分析 218
12．4．1 仿真参数设置 218
12．4．2 仿真分析 218
12．5 小结 225
参考文献 226
第13章 高动态偏差存在下的临近空间高超声速目标跟踪 227
13．1 目标高超声速运动对雷达量测的影响 228
13．2 高动态偏差存在下的临近空间目标跟踪模型 230
13．2．1 有偏量测方程构建 231
13．2．2 基于观测差分法的单雷达量测方程构建 233
13．2．3 解模糊处理后的联合状态估计 236
13．2．4 目标跟踪 238
13．3 仿真验证与分析 238
13．3．1 仿真参数设置 238
13．3．2 高动态偏差对雷达探测跟踪的影响分析 239
13．3．3 观测差分对高超声速目标跟踪的必要性分析 241
13．3．4 径向速度估计对高超声速目标跟踪的必要性分析 242
13．3．5 速度解模糊对高超声速目标跟踪的有效性分析 243
13．4 小结 244
参考文献 244
第14章 高动态偏差存在下的临近空间高超声速目标组网跟踪 246
14．1 目标高超声速运动对多雷达数据关联的影响 247
14．1．1 高动态偏差下的目标量测 247
14．1．2 基于统计判决的多雷达数据关联 248
14．1．3 目标高超声速运动对多雷达数据关联的影响 248
14．2 临近空间高超声速目标的组网跟踪模型 250
14．2．1 基于径向速度补偿的多雷达数据关联 250
14．2．2 基于多雷达对消处理的IMM跟踪 251
14．2．3 基于径向速度补偿的多雷达对消处理分析 252
14．3 仿真验证与分析 253
14．3．1 仿真参数设置 253
14．3．2 高动态偏差对多雷达组网跟踪的影响分析 254
14．3．3 径向速度估计对多雷达组网跟踪的必要性分析 255
14．3．4 径向速度估计对多雷达组网跟踪的有效性分析 257
14．3．5 对消处理对多雷达组网跟踪的优越性分析 259
14．4 小结 260
参考文献 261