基于高斯过程回归的高超声速飞行器不确定轨迹预测

作者：胡星志; 王旭^*; 江雄; 王梽人; 秦诗牧; 赖剑奇

来源：空天技术, 2022, (04): 49-61.

DOI：10.16338/j.issn.2097-0714.20220623

• 高超声速飞行器
• 轨迹预测
• 强机动
• 不确定分布
• 置信区间
• 高斯过程回归

临近空间高超声速飞行器轨迹预测对其制导控制与防御拦截均具有重要意义。针对强机动高超声速飞行器轨迹难以精确预测的问题，提出了一种基于高斯过程回归的高超声速飞行器不确定轨迹预测方法，该方法能够分析目标轨迹统计学特征，建立快时变目标非线性概率统计模型，通过数值解算预估在纵向跳跃、横向转向、横向摆动等不同机动模式下的目标飞行状态。以典型强机动高超声速飞行器为例，利用Box-Muller变换模拟了目标运动轨迹的大幅随机扰动，并建立了含噪输入条件下的不确定轨迹预测模型，给出了高置信度的三维空间位置、速度、弹道倾角和航向角预测结果。所提方法能够大幅缩短轨迹预测的解算时间，给出95%置信区间下高超飞行器轨迹高精度预测结果及其概率分布，考虑机动模式不匹配和参数估计不准确带来的历史轨迹误差，具有较强的适用性与鲁棒性。