[发明专利]一种高精度的弹道修正方法

权利要求书

1.一种高精度的弹道修正方法，其特征在于，包括：利用噪声估计器对状态噪声和量测噪声进行估计和校正的方法，该法包括以下步骤：

S01，弹道模型：

弹道模型采用的状态方程为：

式(1)中，X(t)表示弹丸的状态，W(t)是过程噪声，Γ(t)是噪声驱动阵；

弹道模型采用的量测方程为：

Z(t)＝h(X(t))+V(t) (2)

式(2)中Z(t)表示量测变量，V(t)为量测噪声；

对式(1)、式(2)进行离散化后得到：

X_k+1＝G(X_k)+Γ(X_k)W_k (3)

Z_k+1＝h(X_k+1)+V_k+1 (4)

式(3)、式(4)中，X_k＝X(t)|_t＝kT，T＝t_k+1-t_k为采样间隔，t_k为第k个采样时间；W_k＝W(t)|_t＝kT，V_k+1＝V(t)|_t＝(k+1)T；

S02，弹道修正的初始值计算：

对弹道轨迹进行修正时，定义状态矢量为：

X＝[x y z v_x v_y v_z c a_c] (5)

式(5)中x，y和z分别表示弹丸的射向距离、高度和侧偏；v_x，v_y和v_z分别表示弹丸速度的三个分量；c和a_c分别表示弹道系数和弹道修正系数；

设雷达测得炮弹的最初的两点采样值为(x₁,y₁,z₁)和(x₂,y₂,z₂)，由此得到状态矢量X的初始估值为：

初始预测误差方差阵为：

式(7)中，为系统随机误差的方差，是弹道系数和弹道修正系数均方差的经验估算值；

还包括利用噪声估计器完成一步预测的过程，该过程包括以下步骤：

S03，弹道修正：

S03-1，计算一步预测平滑值：

S03-1-1，利用初始估值和式(7)的预测结果计算相关参数，

令

计算状态函数：

式(9)中x_4r＝v_x-w_x和x_6r＝v_z-w_z分别表示弹丸在x和z方向受风速影响后的实际速度，w_x和w_z为风速在x和z方向的分量，ρ为空气密度，S为弹丸最大截断面积即d为弹径，m为弹体质量；C_x(Ma)为空气阻力系数，是马赫数Ma的函数，g为海拔y处的重力加速度，B_Z为侧向升力加速度；

计算状态函数的偏导数

计算一步状态转移矩阵

计算过程噪声的方差矩阵和量测噪声的方差阵：

式(12)、(13)中，H表示共轭转置；

S03-1-2，进行预测估计：

计算一步预测估计值：

计算一步预测误差协方差：

计算量测转移矩阵：

计算增益矩阵：

S03-1-3，利用噪声估计器修正噪声：

对过程噪声的方差矩阵进行修正：

对量测噪声的方差阵进行修正：

式(18)、(19)中，残差新息的计算为：

式(18)、(19)中，d_k＝(1-α)/(1-α^k)，0＜α＜1为遗忘因子；

S03-1-4，进行自适应平滑滤波：

计算滤波平滑值：

S03-1-5，迭代计算

令重复S03-1-1到S03-1-5计算过程至少三次，如此进行至少三次迭代后即可求得的近似值，完成一步预测平滑值的计算。

2.根据权利要求1所述的一种高精度的弹道修正方法，其特征在于：还包括基于噪声估计器和渐消因子完成弹道修正的过程，该过程包括：

S03-2，利用渐消因子修正滤波结果：

S03-2-1，计算渐消因子，令渐消因子

式(22)中，Tr表示求矩阵的迹；l_k＝1-d_k；

S03-2-2，进行一步预测结果修正，

计算带渐消因子的一步预测的误差协方差矩阵

计算增益矩阵

计算滤波估计值

计算滤波误差方差阵

S03-3，令k+1→k，重复S03-1到S03-3步骤，完成弹道修正过程。