靶場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理綜合彈道計(jì)算方法

蘇瀅瀅 李飛

摘要：目前在靶場(chǎng)試驗(yàn)中遙測(cè)數(shù)據(jù)處理起到了越來(lái)越重要的作用，把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和漸消卡爾曼濾波方法結(jié)合起來(lái)，有效融合了遙彈道和外彈道數(shù)據(jù)，給出了實(shí)時(shí)綜合彈道計(jì)算方法，試驗(yàn)證明該方法有效提高了武器試驗(yàn)鑒定中對(duì)實(shí)時(shí)目標(biāo)的跟蹤精度，為飛行試驗(yàn)的實(shí)時(shí)指揮顯示、落點(diǎn)預(yù)報(bào)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(luò)；數(shù)據(jù)融合

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：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(duì)靶場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)控系統(tǒng)提出了更高要求。目前，靶場(chǎng)外彈道跟蹤設(shè)備包括光測(cè)、雷測(cè)和GPS等。在衛(wèi)星導(dǎo)航引進(jìn)靶場(chǎng)以前，測(cè)控主要以雷達(dá)和光學(xué)裝備為主。在GPS引入測(cè)控系統(tǒng)以來(lái)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。由于其具有全天候測(cè)量能力、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，目前靶場(chǎng)實(shí)時(shí)外彈道處理優(yōu)先選取其作為主選信息源，進(jìn)行彈道解算。同時(shí)，近年來(lái)遙測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速，經(jīng)過(guò)遙測(cè)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(jì)算方法仍是目前靶場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的一項(xiàng)研究課題。

1漸消卡爾曼濾波[1，2]

靶場(chǎng)外彈道主信息源為GPS，其具有定位精度高的優(yōu)點(diǎn)，但數(shù)據(jù)更新率低，容易受地形等因素影響，也無(wú)法提供姿態(tài)信息。而靶場(chǎng)遙測(cè)參數(shù)解算出的內(nèi)彈道數(shù)據(jù)通常是捷聯(lián)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)居多。慣導(dǎo)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)實(shí)時(shí)自主導(dǎo)航，但缺點(diǎn)是誤差會(huì)隨時(shí)間累積，短時(shí)間內(nèi)精度高，時(shí)間越長(zhǎng)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(guò)卡爾曼濾波，估計(jì)慣導(dǎo)誤差，對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行修正?？柭鼮V波方程如下。

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

卡爾曼濾波對(duì)模型精度的要求很高，在飛行試驗(yàn)中尤其是目標(biāo)高速機(jī)動(dòng)情況下容易發(fā)散，而單純的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)又不能滿(mǎn)足精度和效率的要求。因此采取了BP網(wǎng)絡(luò)與漸消卡爾曼濾波相結(jié)合的方法[4-5]，可靠性和容錯(cuò)能力都得到了提高[6]。在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，為了避免3個(gè)坐標(biāo)方向的交叉耦合，采用了對(duì)， ， 3個(gè)方向網(wǎng)絡(luò)并行的方式分別進(jìn)行濾波和網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，可提高精度和速度，降低權(quán)值的調(diào)整速度，以滿(mǎn)足飛行試驗(yàn)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理對(duì)處理速度的需求。對(duì)每個(gè)單獨(dú)方向的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而言當(dāng)靶場(chǎng)外彈道有GPS處理結(jié)果時(shí)，將外彈道GPS數(shù)據(jù)與通過(guò)遙測(cè)參數(shù)解算出的內(nèi)彈道慣導(dǎo)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(shí)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)訓(xùn)練；當(dāng)外彈道GPS失鎖，只有內(nèi)彈道數(shù)據(jù)時(shí)，用訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遙測(cè)參數(shù)解算出的慣導(dǎo)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，作為綜合彈道輸出。綜合彈道計(jì)算結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

4試驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)上述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與漸消卡爾曼濾波相結(jié)合算法，采用地心坐標(biāo)系，截取一小段試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)比方向在30 s處GPS外彈道失鎖后，單獨(dú)運(yùn)用遙彈道解算的誤差曲線(xiàn)與本算法利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遙外彈道數(shù)據(jù)進(jìn)行融合計(jì)算的綜合彈道位置和速度誤差曲線(xiàn)如圖3和圖4所示。、方向位置、速度曲線(xiàn)趨勢(shì)與方向相似。

試驗(yàn)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(luò)和卡爾曼濾波對(duì)數(shù)據(jù)融合計(jì)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(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤提供了更加有效的保障。

參考文獻(xiàn)

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