[发明专利]一种弹道导弹目标定轨的EKF滤波方法

说明书

一种弹道导弹目标定轨的EKF滤波方法，其特征在于，方法包括：确定EKF算法的初始值；计算当前时刻的目标定轨的系统误差值；建立EKF算法的系统模型，并在初始值与系统误差值的基础上进行滤波，以计算当前时刻的状态估计值；以及得到当前时刻的目标定轨评估范围。

技术领域

本发明涉及目标定轨领域。更具体地，涉及一种弹道导弹目标定轨的EKF(Extended Kalman Filter，扩展卡尔曼滤波器)滤波方法。

背景技术

目前适用于弹道导弹目标定轨滤波的算法很多，常用的滤波方法有EKF，QUKF、HIF、ESO和SVF。EKF、QUKF、HIF和SVF均需要系统的模型，ESO则不需要系统的精确模型。目前，EKF、QUKF、HIF和SVF的滤波精度比较接近，ESO的精度稍低一些。

以上方法均能实现对弹道导弹目标进行定轨滤波，但使用范围具有局限性(使用时不能够同时满足初始值不稳定、数据断片等情况)，且现有技术的这些方法仅考虑了随机性定轨误差而忽略系统性定轨误差，而在实际应用中系统性定轨误差常常是大于随机性定轨误差的。此外，现有的方法均不能对定轨滤波结果进行实时在线估计。

因此，需要提供一种能够保证在各种条件下均可实现算法收敛性和稳定性、考虑探测设备的系统误差与随机误差的定轨误差实时在线估计算法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够对定轨结果进行实时在线估计的弹道导弹目标定轨的EKF滤波方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种弹道导弹目标定轨的EKF滤波方法，方法包括：确定EKF算法的初始值；计算当前时刻的目标定轨的系统误差值；建立所述EKF算法的系统模型，并在所述初始值与所述系统误差值的基础上进行滤波，以计算当前时刻的状态估计值；以及得到当前时刻的目标定轨误差评估范围。

优选地，所述计算当前时刻的状态估计值进一步包括：利用上一时刻的状态预报值或状态估计值、上一时刻的P矩阵和当前时刻的量测值计算当前时刻的状态估计值。

优选地，所述计算当前时刻的状态估计值进一步包括：当未能获得上一时刻的状态估计值时，利用所述上一时刻的状态预报值、所述上一时刻的P矩阵和所述当前时刻的量测值计算当前时刻的状态估计值；以及当能够获得上一时刻的状态估计值时，利用所述上一时刻的状态估计值、所述上一时刻的P矩阵和所述当前时刻的量测值计算当前时刻的状态估计值。

优选地，计算所述当前时刻的状态估计值的方程为

其中，k为上一时刻，k+1为当前时刻，表示对当前时刻状态的预报值，表示对上一时刻状态的估计值，为上一时刻状态转移矩阵的预报值，B_s为增益矩阵，K_k+1为当前时刻的新息增益矩阵，C＝[I 0]，I为单位矩阵，P_k+1为当前时刻的协方差矩阵，表示雷达当前时刻量测在地球系下的方差阵，为当前时刻量测在地球系下的投影，Q_k为上一时刻系统误差值的中间参量。

优选地，按照下述步骤计算当前时刻的系统误差值：设当前时刻的状态估计值为雷达系到地球系的转换矩阵为雷达系下的量测值分量为r,b,e，计算得到雷达系下的量测值分量r,b,e的导数估计值为：

其中表示上一时刻位置估值在地心系的矢量，表示上一时刻速度估值在地心系的矢量，r_ooR为雷达点位在地心系的值；

利用进一步得到变量的估计值如下：

以及

计算得到系统性定轨误差值：