《高速高机动目标跟踪算法及应用研究（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高速高机动目标跟踪算法及应用研究（学位论文-工学）（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、代 号 10701 学 号 1010420882分类号 TN953.3 密 级 公开题（中、英文）目 高速高机动目标跟踪算法及应用研究Research on Algorithms and Applications for HighManeuvering Target Tracking作 者 姓 名 樊友友 指导教师姓名、职务 曹运合 副教授学 科 门 类 工学 学科、专业 信号与信息处理提交论文日期 2013年 1月西安电子科技大学学位论文创新性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中
2、所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名： 日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业
3、后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。本人签名：导师签名：日期日期摘 要摘 要机动目标跟踪问题无论是在军事还是民用方面都是一个广受关注的课题，随着现代航空航天技术的迅速发展，各种飞行器的运动速度及机动性变得越来越高，对于这些目标的跟踪也越来越困难，因此，研究对高速高机动目标的精确跟踪是雷达技术研究领域的一个重要方向。本文以跟踪临近空间高超声速飞行器为应用背景，针对临近空间高超声速飞行器飞行速度快、机动能力强的运动特点，以机动目标跟踪的基本原理为基础，重点围绕高速高机动目标跟踪问题进行了深入的研究。首先分析了典型机动目标模型的各自特点和适用范围，比较了不同模型下的卡尔
4、曼滤波对高机动目标的跟踪性能，并分析了不同参数的选取对 Singer 模型的跟踪性能的影响。然后通过一个例子分析了卡尔曼滤波发散的原因，针对造成滤波发散的不同原因，介绍了几种典型的抑制卡尔曼滤波发散的算法，并从自适应的调节卡尔曼滤波增益的角度提出了一种基于改进 jerk 模型的强跟踪滤波器的高机动目标跟踪算法，通过仿真验证了该算法的有效性。最后详细分析了跟踪临近空间高超声速飞行器的关键技术，并运用本文介绍的算法实现了对临近空间目标的精确跟踪，通过仿真比较，说明了本文算法的跟踪性能优于常规的机动目标跟踪方法。关键词：机动目标跟踪 高速高机动 高超声速飞行器 卡尔曼滤波ABSTRACTABSTRA
5、CTThe maneuvering target tracking is a hot topic both military and civilianapplications. With the rapid development of the modern aerospace technology, the speedand maneuvering of the various aircraft become more and more higher. Tracking thesetargets also become increasingly difficult. Therefore, t
6、he precise tracking for the highspeed and maneuvering targets is an important direction in the field of radar technology.The application background is tracking the near space HyperSonic Vehicle in thispaper. With an aim at HyperSonic Vehicles high speed and maneuvering characteristics,this paper car
7、ries out a depth study on the problem of tracking the high speed andmaneuvering targets based on the basic principles for maneuvering target tracking. Atfirst, This paper analyzes the characteristics and the applied range of the typicalmaneuvering target models, compares the tracking performance of
8、the Kalman filterbased on different models for high maneuvering target tracking, and analyzes theinfluence of the different parameters for the tracking performance of the Kalman filterbased on Singer model. Then, the paper analyzes the reasons, which lead to thedivergence of Kalman filter, through a
9、n example. According to the different reasons forthe divergence of Kalman filter, it introduces several typical algorithms, which cansuppression the divergence of Kalman filter. It advances a new Strong TrackingFilter(STF) algorithm based on the improved jerk model for the high maneuveringtarget tra
10、cking from the adaptive adjusting the gain of the Kalman filter. The simulationresults also showed that the new algorithm improves the tracking performance fortracking the high maneuvering targets. At last, the paper analyzes the key technologiesfor tracking the near space HyperSonic Vehicle. The ne
11、w algorithm achieves the precisetracking for the near space HyperSonic Vehicle. The simulation results also showed thatthe new algorithm is superior than the conventional algorithms.Keyword: Maneuvering Target Tracking High speed and Strong maneuveringHyperSonic Vehicle Kalman Filter目目录录第一章 绪论 . 11.
12、1 机动目标跟踪研究背景及意义 . 11.2 机动目标跟踪研究现状 . 21.2.1 机动目标模型研究现状 . 21.2.2 机动目标跟踪滤波研究现状 . 31.3 本文主要工作和结构安排 . 5第二章 机动目标模型及卡尔曼滤波算法 . 72.1 引言 . 72.2 机动目标跟踪基本原理 . 72.3 机动目标模型 . 82.3.1 CV模型 . 82.3.2 CA模型 . 102.3.3 Singer模型 . 102.3.4“当前”统计模型 . 122.3.5 jerk模型 . 142.4 卡尔曼滤波算法 . 152.4.1 系统模型 . 162.4.2 卡尔曼滤波方程 . 162.4.3 卡尔曼滤波器优缺点 . 182.5 机动目标跟踪算法性能比较 . 192.5.1 仿真条件设置 . 192.5.2 基于匀加速模型的卡尔曼滤波对高机动目标的跟踪性能分析 . 202.5.3 不同机动目标模型的跟踪性能比较 . 202.5.4 不同参数的选取对Singer模型的跟踪性能的影响 . 222.6 小结 . 23第三章 自适应卡尔曼滤波技术研究 . 253.1 引言 . 253.2 卡尔曼滤波发散问题研究 .
