[发明专利]一种基于α-β-γ滤波器的全自动着陆雷达引导噪声抑制方法

说明书

本申请提供了一种基于α‑β‑γ滤波器的全自动着陆雷达引导噪声抑制方法，包括：1)建立机动目标跟踪模型；2)建立雷达测量噪声模型；3)确定α‑β‑γ滤波器的等效传递函数，以及含有α‑β‑γ滤波器的引导律结构；4)判定α‑β‑γ滤波器稳定性，从而确定α‑β‑γ滤波器的参数α、β、γ。本申请提供的基于α‑β‑γ滤波器的全自动着舰雷达引导噪声抑制方法，相比于传统的卡尔曼滤波方法，α‑β‑γ滤波器在较好地保证目标跟踪及预测精度的同时，能够大幅减小计算量和计算时间，具有良好的实时性，同时滤波器结构相对简单，更有利于工程实现；而与α‑β滤波器相比，其对系统高频噪声有更好的抑制效果。

技术领域

本申请属于飞行控制技术领域，特别涉及一种基于α-β-γ滤波器的全自动着陆雷达引导噪声抑制方法。

背景技术

全自动着舰系统使用舰载跟踪雷达和数字计算机来测量飞机位置，计算出所需的俯仰和滚转控制指令，自动控制飞机按照期望轨迹飞行，以帮助飞行员在能见度低、夜间、恶劣海况以及空气扰动等情况下安全降落。

当飞机进入雷达截获窗时，舰载精密跟踪雷达不断地跟踪飞机的飞行轨迹，得到飞机相对于雷达测量坐标系的飞行距离、方位、俯仰角，直至飞机着舰或复飞。滤波就是要最大可能地从回波信号中过滤其包含的各类噪声，减小或消除噪声带来的影响，最终得到状态最优估计。在实际的雷达目标运动过程中，目标会做出各种机动，整个滤波系统是非线性的。该过程中需要消除的噪声污染一般分为两类，一类是雷达各分机模块自身产生的误差，另一类是大气空间中存在的各种电磁、气象等杂波干扰。舰载导引雷达必然处于复杂的电磁环境中，例如船队其他舰船信号、空中飞机的雷达电子系统、舰船上的其他雷达航电系统，都会对导引信息造成不同程度的杂波影响。由于导引雷达还可能面对电磁干扰，振幅过大的干扰信号甚至会导致雷达系统崩溃，无法工作。雷达噪声信号以中高频和高频为主。

在全自动着舰系统中，由于雷达信号主要频率分布区与着舰系统工作频率区一致，若俯仰指令中噪声含量较高，将导致飞机进场时的颠簸。过多的控制动作也会使驾驶员感到不适，影响其控制飞机安全着舰，若能降低控制指令中雷达噪声的灵敏度，着舰会更安全。但是，若为了降低俯仰指令中的噪声而一味地减小增益，则闭环系统的稳定性将受到不利的影响。常规方法使用跟踪滤波器，但在求取高度及其微分值时放大了噪声，若增加额外滤波器又会降低系统的响应速度。

目前比较常用的滤波方法有卡尔曼滤波和α-β滤波等。其中，α-β滤波器实质上是运动方程为匀速的卡尔曼滤波器的稳态解形式。尽管卡尔曼滤波是递归的，且是一种线性滤波方法，它不需要存储之前的状态信息，在每次递归运算时，只需将前一时刻的估计量和当前观测值进行计算，便可以得到当前的状态估计。但是与α-β滤波器相比，其系数并不固定，计算格式相对复杂，且涉及矩阵运算，数据存储量大，运算量相对于另外的滤波器成级数增大。实践表明，卡尔曼滤波器结构复杂，对目标模型比较敏感，模型噪声的选取对滤波精度有直接影响，此外，它的计算量以状态维数的三次方剧增，存在实时性差的问题，同时故障率也会随导航子系统的增加而增加。另一方面，α-β滤波器则只能用于对匀速运动的处理，使用条件比较严格。

发明内容

本申请的目的是提供了一种基于α-β-γ滤波器的全自动着陆雷达引导噪声抑制方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种基于α-β-γ滤波器的全自动着陆雷达引导噪声抑制方法，包括：

1)建立机动目标跟踪模型；

2)建立雷达测量噪声模型；

3)确定α-β-γ滤波器的等效传递函数，以及含有α-β-γ滤波器的引导律结构；

4)判定α-β-γ滤波器稳定性，从而确定α-β-γ滤波器的参数α、β、γ。

其中，在步骤1中，机动目标跟踪模型主要包括匀加速度模型离散表达式为：

X(k+1)＝FX(k)+W(k)