靶場實時數(shù)據(jù)處理綜合彈道計算方法

蘇瀅瀅 李飛

摘要：目前在靶場試驗中遙測數(shù)據(jù)處理起到了越來越重要的作用，把神經(jīng)網(wǎng)絡算法和漸消卡爾曼濾波方法結(jié)合起來，有效融合了遙彈道和外彈道數(shù)據(jù)，給出了實時綜合彈道計算方法，試驗證明該方法有效提高了武器試驗鑒定中對實時目標的跟蹤精度，為飛行試驗的實時指揮顯示、落點預報及地面安全控制提供了可靠的決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：漸消濾波；神經(jīng)網(wǎng)絡；數(shù)據(jù)融合

中圖分類號：TP393文獻標志碼：A文章編號：1008-1739（2019）05-70-3

0引言

隨著軍事現(xiàn)代化程度不斷提高，武器裝備迅速發(fā)展，對靶場試驗測控系統(tǒng)提出了更高要求。目前，靶場外彈道跟蹤設備包括光測、雷測和GPS等。在衛(wèi)星導航引進靶場以前，測控主要以雷達和光學裝備為主。在GPS引入測控系統(tǒng)以來，應用越來越廣泛。由于其具有全天候測量能力、測量精度高等優(yōu)點，目前靶場實時外彈道處理優(yōu)先選取其作為主選信息源，進行彈道解算。同時，近年來遙測技術(shù)發(fā)展迅速，經(jīng)過遙測參數(shù)解算處理出的內(nèi)彈道數(shù)據(jù)作為一種重要的信息源，為輔助地面安全控制等指揮決策提供了可靠依據(jù)。但是綜合遙外數(shù)據(jù)處理結(jié)果，精確合理地給出遙外融合彈道的計算方法仍是目前靶場實時數(shù)據(jù)處理的一項研究課題。

1漸消卡爾曼濾波[1，2]

靶場外彈道主信息源為GPS，其具有定位精度高的優(yōu)點，但數(shù)據(jù)更新率低，容易受地形等因素影響，也無法提供姿態(tài)信息。而靶場遙測參數(shù)解算出的內(nèi)彈道數(shù)據(jù)通常是捷聯(lián)慣導數(shù)據(jù)居多。慣導系統(tǒng)可以實現(xiàn)連續(xù)實時自主導航，但缺點是誤差會隨時間累積，短時間內(nèi)精度高，時間越長精度越低。所以為了充分有效地利用遙外彈道處理結(jié)果，將遙外彈道位置和速度信息的差值，經(jīng)過卡爾曼濾波，估計慣導誤差，對慣導系統(tǒng)進行修正。卡爾曼濾波方程如下。

3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡與漸消卡爾曼濾波相結(jié)合算法

卡爾曼濾波對模型精度的要求很高，在飛行試驗中尤其是目標高速機動情況下容易發(fā)散，而單純的神經(jīng)網(wǎng)絡又不能滿足精度和效率的要求。因此采取了BP網(wǎng)絡與漸消卡爾曼濾波相結(jié)合的方法[4-5]，可靠性和容錯能力都得到了提高[6]。在實時數(shù)據(jù)處理過程中，為了避免3個坐標方向的交叉耦合，采用了對， ， 3個方向網(wǎng)絡并行的方式分別進行濾波和網(wǎng)絡訓練，可提高精度和速度，降低權(quán)值的調(diào)整速度，以滿足飛行試驗中實時數(shù)據(jù)處理對處理速度的需求。對每個單獨方向的神經(jīng)網(wǎng)絡而言當靶場外彈道有GPS處理結(jié)果時，將外彈道GPS數(shù)據(jù)與通過遙測參數(shù)解算出的內(nèi)彈道慣導數(shù)據(jù)的位置和速度數(shù)據(jù)差作為卡爾曼濾波器的輸入數(shù)據(jù)，濾波結(jié)果作為綜合彈道輸出，同時對神經(jīng)網(wǎng)絡進行在線實時訓練；當外彈道GPS失鎖，只有內(nèi)彈道數(shù)據(jù)時，用訓練好的神經(jīng)網(wǎng)絡對遙測參數(shù)解算出的慣導數(shù)據(jù)進行調(diào)整，作為綜合彈道輸出。綜合彈道計算結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

4試驗結(jié)論

根據(jù)上述BP神經(jīng)網(wǎng)絡與漸消卡爾曼濾波相結(jié)合算法，采用地心坐標系，截取一小段試驗數(shù)據(jù)進行計算，對比方向在30 s處GPS外彈道失鎖后，單獨運用遙彈道解算的誤差曲線與本算法利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡對遙外彈道數(shù)據(jù)進行融合計算的綜合彈道位置和速度誤差曲線如圖3和圖4所示。、方向位置、速度曲線趨勢與方向相似。

試驗結(jié)果表明GPS數(shù)據(jù)失鎖后，遙彈道的位置、速度誤差增加很快。經(jīng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡和卡爾曼濾波對數(shù)據(jù)融合計算后，給出綜合彈道的位置和速度誤差都比之前有較大提高，為被試目標的實時跟蹤提供了更加有效的保障。

參考文獻

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