利用气动参数对未知气动力建模是提高高超声速滑翔目标跟踪精度的有效途径。对目标气动加速度及其导数项进行分析,在非耦合气动参数模型的基础上,考虑气动加速度在转弯和俯仰方向存在的先验信息,推导滚转和螺旋2种耦合气动参数模型。利用一种分离估计模型对目标状态与气动参数进行估计,分别给出状态滤波器和气动参数滤波器的表达式。同时,考虑不同飞行模式下参数的机动频率,构建基于耦合气动参数的交互多模型跟踪算法。仿真表明,本文所提算法精度显著高于针对该类目标的其他跟踪算法。同时,滚转模型的性能优于螺旋模型,且计算复杂度更小。

光电经纬仪对目标跟踪时,目标突发机动时的跟踪效果较差。为此设计了一种带渐消因子的自适应“当前”统计模型。引入渐消因子增强其对突发机动的自适应跟踪能力和其鲁棒性,改进的“当前”模型改善了普通“当前”模型对一般机动目标的跟踪性能。仿真结果表明,和一般“当前”统计模型算法相比,本文提出的算法明显提高了对目标突发机动的跟踪性能。

针对机器人跟踪机动目标,提出了一种完整探测、估计的方法。利用单目视觉定位被跟踪目标的方位,再融合激光数据来获取目标的空间位置。基于“当前”统计模型,将获取到空间位置作为观测信息,采用自适应卡尔曼滤波算法,对机动目标进行跟踪,并准确预测其位置、速度及加速度信息。为验证本方案,使用一个Pioneer 3-AT作为主动机器人,及一个AmigoBot机器人作为被跟踪目标进行实验。结果显示,提议的方案可行,其精度满足实际应用的要求。

针对高超声速滑翔导弹跟踪中状态模型构建问题,研究基于制导变量变化规律的气动参数建模方法。对气动参数进行分析,指出传统建模方法的缺点。在假设制导变量服从一阶时滞过程的前提下,利用线性化的气动系数推导气动参数模型,通过分析不同飞行状态下的模型变式,证明模型对目标机动具有自适应性。对模型中未知参数的取值问题进行讨论,实现模型与飞行状态的自适应匹配。仿真结果表明:当目标发生机动时,所提模型性能明显优于传统模型。同时,在不同滤波器参数条件下的仿真结果进一步证实了模型的有效性。