针对基于常规运动模型的跟踪算法难以实现对临近空间高超声速滑翔飞行器(NSHGV)的有效跟踪问题,提出了一种基于气动参数分离变换的高超声速目标动力学模型.根据NSHGV目标的传统动力学模型,分析了气动参数的内含因子,将气动参数内含的气动系数、质面比以及滚转角分别分离出来作为待估参量扩展到状态向量中,建立了合适的状态模型方程.仿真结果表明,本文模型对NSHGV的跟踪精度明显好于Singer运动学模型;与基于传统动力学模型相比,本文模型在各参量的估计精度上都有提升,尤其是在各速度估计上提升了21%~22%,在各气动参数估计上提升了52%~82%.

针对临近空间高超声速再入滑翔目标跟踪问题,提出了一种基于新气动力模型的改进的平方根UKF滤波算法(ISR-UKF)。首先对气动力模型进行了变换。其次,在传统平方根UKF基础上,改用球形无迹变换来计算权系数以及sigma点;改进了平方根矩阵的分解方法;同时为解决矩阵求逆易出现奇异值使滤波失效的问题,提出在协方差矩阵更新中引入多重次稳定因子。最后将该算法分别与基于原气动力的ISR-UKF,基于新气动力的平方根UKF以及基于原气动力的平方根UKF进行仿真比较。仿真表明,该算法具有良好的滤波性能,而且能避免奇异值问题的出现,具有很好的可靠性。