弹道目标的变结构多模型数据滤波方法*

黄晶晶 陈世友

（武汉数字工程研究所 武汉 430074）

1 引言

随着弹道导弹的发展，弹道导弹防御技术［1］的研究也愈加受到重视，弹道目标数据滤波技术是弹道导弹防御的核心技术之一，对导弹落点预测的准确度和弹道导弹拦截的成功率至关重要［2］。根据弹道导弹运动过程中的受力情况，可将其弹道分为主动段、自由段和再入段三个飞行阶段。由于各阶段运动特征差别较大，单模型弹道目标数据滤波方法不能实现对全弹道的连续估计。使用交互多模型算法可以解决上述问题，但也存在一些缺点，交互多模型算法的估计性能与所选模型集密切相关［3～4］，而模型集的选择通常处于两难的境地，为提高估计精度需要尽可能多地增加模型的数量，而过多的模型会增加模型之间的竞争并且增加计算量，导致估计精度降低。另外，由于弹道目标各阶段的运动特征明显不同，每个阶段均使用所有模型来滤波会增加不必要的计算量。

为克服上述缺点，本文基于变结构多模型算法［5］，提出了一个适用于弹道目标全阶段的滤波方法。该方法采用多模型的结构，相较于单模型跟踪算法，可用于跟踪任意阶段的弹道目标；相较于交互多模型算法，可以减少不必要的计算，同时提高精度。本文基于三个不同阶段分别建立运动模型，每个阶段对应一个变结构多模型的滤波器。其中，主动段采用Singer模型［6］和重力转弯模型［7］两种模型的交互输出作为主动段滤波器的输入，自由段采用椭球体地球重力模型［8］，再入段采用基于椭球体地球重力模型和空气阻力模型的运动模型［9～10］。……