[发明专利]一种高精度的弹道修正方法

摘要

本发明公开了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、利用噪声估计器完成一步预测的过程和基于噪声估计器和渐消因子完成弹道修正的过程。本发明提供的一种高精度的弹道修正方法，设计的弹道修正方法是在拟线性最优滤波过程中，利用量测数据一方面对状态值进行预测，另一方面通过过程噪声估计器和量测噪声估计器自适应的估计和校正噪声的特性参数以调节滤波增益矩阵，降低了噪声参数估计不精确对弹道修正结果的影响；同时引入渐消因子对陈旧的数据进行合理的渐消，增加新的量测数据的权重，达到减小滤波估计误差、抑制由于系统模型不精确以及状态突变导致的滤波发散的目的。

主权项

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：Xk+1＝G(Xk)+Γ(Xk)Wk   (3)Zk+1＝h(Xk+1)+Vk+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 vx vy vz c ac]   (5)式(5)中x，y和z分别表示弹丸的射向距离、高度和侧偏；vx，vy和vz分别表示弹丸速度的三个分量；c和ac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，dk＝(1‑α)/(1‑αk)，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。