临近空间高超声速强机动隐身目标复合跟踪技术研究

To improve the tracking accuracy of near space target under the condition of high speed, strong maneuvering and stealth, a 3D projection tracking algorithm is proposed based on the target aerodynamic characteristics. The main contents of this project include: (1) Since the motions of near space target in the latitude-to-longitude plane and the height direction are different, the target measurements are projected to the latitude-to-longitude plane and the height direction respectively, so that the complex high speed strong maneuvering and stealth tracking problem in 3D space can be transformed into two relatively simple ones; (2) For the stealth and high speed characteristics of near space target in latitude-to-longitude plane, the cancellation tracking method based on the maximum sequential energy is proposed to track the stealth target and omit the high dynamic biases at the same time; (3) For the strong maneuvering characteristic of near space target in height direction, a pneumatic tracking model matching with the target trajectory is proposed to solve the mismatch between the existing model and the target trajectory. The achievements of this research can provide theoretical and technical support for the tracking of near space hypersonic vehicle.

针对临近空间高超声速飞行器所引起的高速、强机动和隐身条件下的复合跟踪难题，提出基于目标气动特性分析的三维投影跟踪方法。本项目的研究内容主要包括：(1) 针对临近空间目标的运动在经纬平面和高度方向上的动力学差异性，将目标量测分别投影到经纬平面和高度方向上，并通过分段跟踪处理，以将三维空间内复杂的高速、强机动和隐身目标跟踪难题转化为投影平面内两个相对可行的目标跟踪问题；(2) 针对临近空间目标在经纬平面内的隐身、高超声速特性，提出一种基于最大递推能量跟踪的对消跟踪方法，以期在实时跟踪隐身目标的同时还能对高动态偏差进行补偿；(3) 针对临近空间目标在高度方向上的强机动特性，提出一种与目标轨迹相匹配的气动目标跟踪模型，以期解决现有机动目标跟踪模型与临近空间目标轨迹失配的问题。本项目的研究成果可为临近空间高超声速飞行器的跟踪提供一定的理论和技术支撑。

本项目以雷达探测跟踪临近空间高超声速助推-滑翔式飞行器为研究背景，对临近空间高超声速强机动隐身目标跟踪中的若干关键问题进行了深入研究。主要研究内容包括：1）研究了基于目标轨迹特性分析的三维投影跟踪方法，解决了现有多模跟踪方法和临近空间高超声速飞行器的助推滑翔式轨迹不相匹配的难题；2）研究了基于最大递推能量跟踪的隐身高速目标跟踪方法，解决了现有机动目标跟踪算法无法兼顾目标隐身特性的难题；3）研究了基于气动模型的临近空间强机动目标跟踪方法，解决了隐身和强机动双重影响下的目标跟踪难题。.项目组成员先后发表和录用相关学术论文23篇（其中3篇SCI收录，14篇EI收录），申请发明专利11项（其中9项已授权，2项已公布）, 登记软件著作权10项。项目组完成了申请书规定的所有研究内容，达到了预计研究成果。该技术研究的突破，可进一步提高雷达探测跟踪高超声速飞行器的性能，进而为临近空间高超声速飞行器跟踪中相关问题的解决提供了理论基础和技术支撑。