天基預警雷達自適應轉換測量卡爾曼濾波

劉國情 袁俊泉 馬曉巖 陳阿磊 王力寶

(空軍預警學院，湖北武漢 430019)

1 引言

天基預警雷達是以衛星為載荷平臺的雷達,雷達觀測不受空域和地理條件的限制,能夠實現對全球范圍內全天時、全天候監視,對現代軍事具有重要意義[1]。一方面,相對于傳統的地面和機載雷達,天基預警雷達處于大氣層外,具有極大地探測范圍,可以比地面和機載雷達更早地發現目標,預警時間更早；另一方面,由于天基預警雷達的載體處于地球空間軌道,與地球不在同一個慣性系,而空中目標和地球處于一個慣性系,這就造成了雷達和目標處于不同的慣性系,并且兩者距離大,導致跟蹤的誤差大,對目標跟蹤算法提出了更高的要求。

對于天基預警雷達系統而言,雷達和目標處于不同的慣性系,狀態方程和觀測方程不在同一個坐標系中,轉換的過程為非線性[2]。轉換測量卡爾曼濾波算法[3- 4]利用坐標轉換實現了線性化,文獻[5]在三維空間中推導了轉換坐標卡爾曼濾波算法,得到了測量值已知條件下的測量誤差協方差表達式, 但是,這種去偏轉換的方法引入了額外的誤差,結果不夠精確。文獻[6]針對傳統的量測轉換方法在互距離測量誤差增大時性能下降的問題,提出一種基于卡爾曼濾波預測的無偏量測轉換方法,并結合無跡變換估計轉換量測方差,取得了較好的跟蹤效果。文獻[7]提出了一種目標勻速運動時,均方意義下的最優估計卡爾曼濾波算法,并且給出了無偏轉換測量誤差協方差的簡化方法。……