专利名称：一种多弹道融合处理方法
技术领域：
本发明涉及航天测控数据处理技术，特别是对飞行器的多条跟踪测量弹道的融合 处理。当存在通过多种测量手段获得的同一飞行器的多条弹道时，通过该方法根据多条弹 道数据求得反映飞行器实际飞行情况的融合弹道。
背景技术：
在执行航天器发射任务过程中，数据处理软件根据设备精度等情况，制定了一系 列设备选优组合。在正常情况下，这样的选优组合可以得到高精度的弹道。然而，测量设备 的数据质量不仅仅取决于测量设备本身，还与飞行器上合作目标的工作状况有关，与当时 的气象因素也有很大关系。因此，在任务中常常可以看到外测弹道曲线质量不好、可信度不
尚ο由于历史原因，遥测弹道信息没有得到充分的重视和利用。对于新增加的GPS弹 道，也没有充分应用。外测弹道、遥测弹道和GPS弹道三者之间没有相关性，对这三类弹道 进行融合处理可以大大提高综合弹道的质量和指挥决策的可靠性。

发明内容
根据上述存在的不足，本发明的目的是提出多弹道融合处理方法，方法包括 1、两条弹道融合处理
(1)对每条弹道的各分量进行基于大小可变的滑动窗口的随机误差统计。弹道为时间 的函数。
X-(O 二表示第 条弹道。 表示弹道,的j分量(Σ = 1
J = lh.6 , Ν为参加融合处理的弹道数)。用= [<,<,‘表示弹道融合处理 后得到的最优弹道。方法中，采用差分阶数P= 3、步长Λ =4的基于变量差分法的随机误差统计公 式
r表示需进行误差统计的弹道分量序列 ，巧为F的随机误差统计值，ρ为差分阶 数，λ为步长μ力误差统计窗口。初始进行误差统计时，误差统计窗口 w=irQ。^为初始窗口，frQ >12。弹道融合前，会进行滤波处理。考虑到滤波器的收敛特性，取两>12是合适的。随着弹道分量序列的逐步增大，误差统计窗口 W也逐步增大，直到W = Τ ,此后η 保持不变，w内始终保存 的最新IT个序列点。IT为确定的最大窗口大小。考虑到计算 的效率，通常W取值在200到400之间。(2)根据每条弹道的各分量的随机误差统计值计算每条弹道各分量的加权值。
其中，，为 分量的加权值， 为通过①式求得的~的随机误差统计值。
(3)对两条弹道的各分量进行融合处理，得到融合弹道的相应分量，从而得到融合
弹道
其中，~为融合弹道I· 的J·分量 为通过②式求得的 的加权值。2、多条弹道融合处理方法
(1)对每条弹道的各分量进行基于大小可变的滑动窗口的随机误差统计。此步骤求出 的随机误差统计值Ai。此处的基于大小可变的滑动窗口的误差统
计算法与1中所述完全一致。(2)计算每条弹道的各分量的距离和。
其中，^fll表示~分量到另外各弹道J·分量的距离和 参加融合的弹道数。 (3)根据每条弹道各分量的随机误差统计值和距离和，确定每条弹道各分量的加 权值。
其中，吒为 分量的加权值为通过①式求得的、·的随机误差统计值，为通过
④式求得的 分量到另外各弹道J·分量的距离和，K = 1。K为随机误差加权系数，K 为距离和加权系数。 (4)对多条弹道的各分量进行融合处理，得到融合弹道的相应分量<，从而得到融π 弹道 X (J) = ，X1，χ^，X^，X^，Xfi J 。
N
其中，<为融合弹道I'(I)的J·分量f为通过⑤式求得的 的加权值。利用本发明多弹道融合处理方法具有较大的现实意义，主要表现在
1)综合利用各类弹道，能够提高指挥控制决策的正确性、可靠性；
2)能够帮助提高实时数据处理中综合弹道的质量和可信度；
3)能够帮助提高事后数据处理系统中处理的自动化程度。


图1是弹道位置分量X融合前后对比图； 图2是弹道位置分量Y融合前后对比图； 图3是弹道位置分量Z融合前后对比图； 图4是弹道速度分量DX融合前后对比图； 图5是弹道速度分量DY融合前后对比图； 图6是弹道速度分量DZ融合前后对比图。
具体实施例方式为了更清楚地理解本发明，下面以为代码的形式说明本方法的实施。…… //参加融合的弹道进行平滑、插值等预处理 …… //变量定义、赋初值
……Il给最大、最小相对时变量、？Li赋值 ……Il求得当前可供选优的弹道数況
t = τ
^Ε τ
whik(i <Τ Χψ)
{
Switch (N)
{
Case 0://当前没有可供选优的弹道
Break;//退出此次循环，开始下一次判断
Case 1://当前可供选优的弹道只有一条
X4(O = X1Ci)；
Break;
Case 2://当前可供选优的弹道有两条
= I, J < 6-J + +) 本发明在实验时，采用的是某次卫星发射任务的数据。实验结果如图1至图6所示。实验选用了三条弹道外测选优弹道、遥测弹道、GPS弹道。这三条弹道相互独立， 方法实验前分别做了时间对齐、弹道平滑等处理。为了测试方法的“抗干扰”能力，在遥测弹道和GPS弹道中人为加上了大跳点。实 验中，质量加权系数夂、〈分别取值0.7、0. 3，动态随机误差统计中，滑动窗口的％、职分 别取 60、200。
为了便于观看，图1至图6中的曲线在纵坐标方向作了平移处理，从下往上曲线依 次为外测弹道曲线、遥测弹道曲线、融合后弹道曲线、GPS弹道曲线。
权利要求
一种多弹道融合处理方法，其特征在于(1)当候选弹道为两条时，先利用基于大小可变的滑动窗口的随机误差统计方法对各弹道分量进行误差统计，根据误差统计值确定弹道分量加权值，最后完成弹道融合处理；具体步骤为a、对每条弹道的各分量进行基于大小可变的滑动窗口的随机误差统计以弹道为时间的函数，表示第条弹道，表示弹道的分量(，，为参加融合处理的弹道数)；用表示弹道融合处理后得到的最优弹道；方法中，采用差分阶数、步长的基于变量差分法的随机误差统计公式其中，表示需进行误差统计的弹道分量序列，为的随机误差统计值，为差分阶数，为步长，为误差统计窗口；初始进行误差统计时，误差统计窗口；为初始窗口，；弹道融合前，会进行滤波处理；考虑到滤波器的收敛特性，取是合适的；随着弹道分量序列的逐步增大，误差统计窗口也逐步增大，直到，此后保持不变，内始终保存的最新个序列点；为确定的最大窗口大小， 取值在200到400之间；b、根据每条弹道的各分量的随机误差统计值计算每条弹道各分量的加权值，公式为式中，为分量的加权值，为步骤(1)a求得的的随机误差统计值；c、对两条弹道的各分量进行融合处理，得到融合弹道的相应分量，从而得到融合弹道；其中，为融合弹道的j分量，为步骤(1)b求得的的加权值；(2)当候选弹道为多于两条时，利用基于大小可变的滑动窗口的随机误差统计方法对各弹道分量进行误差统计，同时利用分量距离和计算方法来计算各分量距离和，根据误差统计值和分量距离和来确定弹道分量加权值，最后完成弹道融合处理；具体步骤为a、对每条弹道的各分量进行基于大小可变的滑动窗口的随机误差统计；此步骤求出的随机误差统计值，此处的基于大小可变的滑动窗口的误差统计计算与步骤(1)a所述完全一致；b、计算每条弹道的各分量的距离和，公式为其中，表示分量到另外各弹道j分量的距离和，参加融合的弹道数；c、根据每条弹道各分量的随机误差统计值和距离和，确定每条弹道各分量的加权值，公式为其中，为分量的加权值，为通过步骤(2)a求得的的随机误差统计值，为通过步骤(2)求得的分量到另外各弹道j分量的距离和，；为随机误差加权系数，为距离和加权系数；d、对多条弹道的各分量进行融合处理，得到融合弹道的相应分量，从而得到融合弹道，其中，为融合弹道的j分量，为通过步骤(2)c求得的的加权值。126391dest_path_image002.jpg,2010102680618100001dest_path_image003.jpg,2010102680618100001dest_path_image005.jpg,287114dest_path_image006.jpg,913267dest_path_image005.jpg,2010102680618100001dest_path_image007.jpg,926485dest_path_image008.jpg,2010102680618100001dest_path_image009.jpg,217658dest_path_image010.jpg,2010102680618100001dest_path_image011.jpg,311516dest_path_image012.jpg,2010102680618100001dest_path_image013.jpg,796986dest_path_image014.jpg,2010102680618100001dest_path_image015.jpg,343505dest_path_image016.jpg,2010102680618100001dest_path_image017.jpg,703948dest_path_image018.jpg,714629dest_path_image016.jpg,2010102680618100001dest_path_image019.jpg,620268dest_path_image020.jpg,2010102680618100001dest_path_image021.jpg,404816dest_path_image022.jpg,2010102680618100001dest_path_image023.jpg,975475dest_path_image024.jpg,106242dest_path_image024.jpg,182782dest_path_image021.jpg,2010102680618100001dest_path_image025.jpg,454626dest_path_image021.jpg,642025dest_path_image021.jpg,627298dest_path_image017.jpg,124007dest_path_image026.jpg,132415dest_path_image026.jpg,185821dest_path_image026.jpg,2010102680618100001dest_path_image027.jpg,714017dest_path_image028.jpg,132360dest_path_image017.jpg,2010102680618100001dest_path_image029.jpg,611752dest_path_image017.jpg,468849dest_path_image030.jpg,2010102680618100001dest_path_image031.jpg,789234dest_path_image032.jpg,2010102680618100001dest_path_image033.jpg,378479dest_path_image028.jpg,423795dest_path_image017.jpg,5955dest_path_image017.jpg,492431dest_path_image029.jpg,580473dest_path_image034.jpg,2010102680618100001dest_path_image035.jpg,547640dest_path_image017.jpg,418644dest_path_image010.jpg,87523dest_path_image036.jpg,533417dest_path_image028.jpg,22167dest_path_image017.jpg,962441dest_path_image029.jpg,485826dest_path_image017.jpg,338507dest_path_image035.jpg,580133dest_path_image017.jpg,2010102680618100001dest_path_image037.jpg,58518dest_path_image038.jpg,2010102680618100001dest_path_image039.jpg,561044dest_path_image032.jpg,161790dest_path_image040.jpg,2010102680618100001dest_path_image041.jpg,313547dest_path_image032.jpg,595624dest_path_image033.jpg,93602dest_path_image028.jpg,786620dest_path_image017.jpg
全文摘要
一种多弹道融合处理方法，主要解决在对飞行器进行跟踪测量过程中获得多条测量弹道的情况下，如何得到比任一候选弹道平滑的融合弹道的问题。包括1.建立多弹道融合处理方法，包括(1)建立两条弹道融合处理算法，(2)建立多条弹道融合处理算法。2.验证方法的有效性。通过实际测量弹道数据，应用该算法得到融合弹道，融合后的弹道曲线比参加融合的任一弹道曲线都光滑。
文档编号G01S5/00GK101915904SQ20101026806
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者何京江, 车著明, 魏志东 申请人:中国人民解放军63796部队