基于角度信息测量的无源跟踪算法研究
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第１ ７卷
第 ４期
哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报
Ｊ ＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢ Ｎ ＵＮ ＶＥ Ｉ Ｙ Ｃ ＥＮＣ ＯＵ Ｉ Ｉ ＲＳＴ ＯＦ Ｓ Ｉ Ｅ ＡＮＤ Ｔ ＣＨＮＯ ＯＧＹ Ｅ Ｌ
Ｖｏ１ ７ ＮＯ ４ ．１ ．
Ａｕ ． ２ ２ ｇ ０１
２１ ０ ２年 ８月
基 于 角 度 信 息 测 量 的 无 源 跟 踪 算 法 研 究
乔 梁
（ 广东金融学院 计算机系 ， 广东 广州 ５０ ２ ） １５０
摘
要 ： 对 只测 向单站 无 源定位 中推 广卡 尔曼滤波 （ Ｋ ） 法受初值 、 量噪 声影响 大 以及 针 Ｅ Ｆ算 测
算 法具有 不稳 定性 等缺 点 ， 出了增加 方位 角和 俯仰 角 角速度观 测信 息 ， 用修 正协 方差 的扩展 卡 提 运 尔曼滤 波（ Ｅ Ｆ 算 法对机 动 目标进 行 无 源定位 的新方 法． 方 法能够进 一步提 高 系统 的定 位 与 ＭＶ Ｋ ） 该
（ ｅ ａ ｍｅ ｔ ｆＣ ｍ ｕｅ ，Ｇ ａ ｇ ｏ ｇ Ｕ ｉｅｓ ｙｏ ｉａ ｃ ，Ｇ ａ ｇｈ ｕ５ ０ ２ ，Ｃ ｉａ Ｄ ｐ ｒ ｎ ｏ ｐ ｔ ｔ ｏ ｒ ｕ ｎ ｄ ｎ ｎ ｒｉ ｆＦｎ ｎ ｅ ｕ ｎ ｚ ｏ １ ５ ０ ｈｎ ） ｖ ｔ
Ａｂｔａ ｔＡ ｃｒｉｇｔ ｔｅｅｒｔ ｌ ｒｂ ｈ ｖｏ ｆ ｒｄｔ ｎ ｌ ｘｅ ｄ ｄ Ｋ ｌ ｎｆｔｒ（ Ｋ ｓｒｃ ： ｃｏｄｎ ｒ ｉ ｆｔ ｅ ａ ｉ ｏ ａ ｉｏ ａ ｅ ｔ ｅ ａ ｏｈ ａ ｃｉ ｅ ｒ ｔ ｉ ｎ ｍａ ｌ ｉ ｅ Ｅ Ｆ）ｏ ｅｒ ｇ ｆ ａｉ ｂ ｎ
跟踪 精确度 、 可靠性 和 防御 作战 能 力 ， 波性 能更好 ． 滤 通过 计算机仿 真 ， 验证 了该 方法 的正确性 与 有
效性 ．
关键 词 ： 单站 无源跟踪 ；空域信 息 ； 方位 角和俯 仰 角 变化 率
中 图分 类 号 ： Ｎ ５ Ｔ ９３ 文献 标 志码 ：Ａ 文章编 号 ：１０ — ６ ３ ２ １ ）４ ０ ６ — ４ ０７ ２ ８ （０２ ０ — ０４ ０
Ｒｅ ｅ ｃ ｆＰａ ｓｖ ａ ｋｎ ｉ ｍｅ ｉ ｈ ｔ ｔ Ｂａ ｅ ｎ ｃ Ｓｐ ｔ ｌＩｆ ｒ ｔ ｎ Ｍｅ ｓ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｍａ ｉ ａ ｕｒ ｍｅｎ ａ ｏ ｔ
ＱＡ ｉｎ Ｉ Ｏ Ｌａ ｇ
ｅ ｆｃ ｉｅ ｆｅ ｔｖ ． Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｉｇ ｅ ｓａｉｎ ｐａ ｓｖ ｒ ｃ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ｓｎ ｌ ｔｔｏ ｓ ｉｅ ｔａ ｋｎｇ；ｓ ａ ｉｌｉ ｆ ｒ ｔ ｎ；ａ ｉ ｕ ｈ ａ ｄ ｅｅ ａ ｉｎ ａ ｇｅ ｃ ａ ｇｎ ａｅ ｐ ｔ ｎ ｏ ｍａ ｉ ａ ｏ ｚｍ ｔ ｎ ｌ ｖ ｔ ｎ ｌ ｈ ｎ ｉ ｇ ｒｔ ｏ
坐标 系 中是 非线 性 的 ， 对非 线 性 方 程 滤 波最 经 典 而
０ 引 言
以往 研 究 比较 多 的 是 传 统 的 只 测 向 （ ｅｒ ｇ ｂａｉ ｎ
ｏ ｌ） ｎ 定位算 法 ． ｙ 由于 固定 单站 对 运动 辐 射 源定 位跟
的算 法 是 扩 展 卡 尔 曼 滤 波 （ ｘ ｎ ｅ ａ ａ ｌ ｒ ｅｔ ｄｄ ｋｌ ｎ ｆｔ ， ｅ ｍ ｉｅ ＥＦ， Ｋ ） 在传 统 Ｅ Ｆ滤 波算 法 中 ， Ｋ 由于非 线 性 方程 的 线性 化舍弃 了二 阶以上 的高 次 项 ， 致 滤 波定 位 结 导 果不 稳定 ． ［ ４ 分 别 提 出 了将 加权 最 小 二 乘估 文 ３— ］ 计与 卡尔曼 滤 波相结 合 的无源定 位方 法 和对机 动 目 标无 源定 位 Ｉ 算法 ， ＭＭ 用不 同 的方式 研 究 了无 源定 位 问题 ． 是概 括来讲 ， 们各有 自己 的适 用 范 围和 但 它
ｏ ｌ ｌ ｏ ｉ ｎ ｙ ａｇ ｒｔ ｈｍ ｎ ｐ ｓ ｉｅ ｅ ｔｅ ｏ ａｉ ｎ，ｉ ｈｉ ａ ｅ ，ｗｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｗ ｒ ｃ ｉ ｇ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｆｍｏ ｉ ｇ ｅ ｔ ｉ ａ ｓｖ ｍｉ ｒｌｃ ｔｏ ｔ ｎ ｔ ｓｐ ｐ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ａ ｎｅ ｔａ ｋ ｎ ｌｏ ｉｈ ｏ ｖｎ ｍｉ — ｔｒ ｅ ，ｗｈ ｃ ｄｄ ｄ ａ ｇ ｅ ｖ ｌ ｃｔ ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ｏ ｍａｉ ｎ ｏ ｈ ａ ｉ ｆｂｅ ｒｎ ａ ｕｒ ｍｅ ｔ ｉ ｈ ａ ｅ ｎ ｌ ｅｏ ｉ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｉｆ ｒ ｔ ｎ ｔ ｅ ｂ ｓｓｏ ａ ｉ ｇ ｍｅ ｓ ｅ ｎ ．Ａｎ ｗ ｉ — ｙ ｏ ｄ ａ ｎｅ ｆｈｅ
ｒ ｇｍｅ ｏ ａ ｅ ｄｆ ｄｃ ｖｒ ｎ ｅＥ Ｆ ＭＶ Ｋ ）ｉ ｐ ｔ ｏｗ ｒ ｎｔｉ ａｇｒｈ ｉ ｔ ｄｃｌ ｄＭｏ ｉｅ ｏａｉ ｃ Ｋ （ Ｅ Ｆ ｓ ｕ ｆ ａｄ ｉ ｈｓ ｌ ｉ ｍ．Ｔ ｉ ｍ ｔｏ ｍ ｒｖｓ ｎ ｈ ｌ ｉ ａ ｒ ｏｔ ｈｓ ｅｈ ｄｉ ｐｏ ｅ
ｔ ｅ ｌｃ ｔｏ ｎｄ ｔａ ｋ ｎ ｃ ｕ ａ ｙ， ｒ ｌ ｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｄ ｆｎ ｉ ｅ ｏ ｒ ｔｏ ａ ａ ａ ｉｉ ｆｔ ｅ ｓ ｓｅ ａ ｄ ｓ ｌｅ ｈｅ ｈ ｏ ａｉ ｎ ａ ｒ ｃ ｉ ｇ ａ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉ ｉｉ ｎ ｅ ｅ ｓｖ ｐｅ ａｉ ｎ ｌ ｃ ｐ ｂ ｌ ｙ ｏ ｈ ｙ ｔｍ ｎ ｏ ｖ ｓ ｔ ａ ｔ ｔ ｐ ｏ ｌｍ ｆｐ ｓ ｉｅ ｌｃ ｔｏ ｅｔ ｒ Ｗ ｉ ｈ ｌ ｆｃ ｍｐ ｔ ｒｓｍｕ ａｉ ｎ，ｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｉ ｒ ｖ ｎ ｔ ｅ ｃ ｒｅ ｔａ ｄ ｒ ｂ ｅ ｏ ａ ｓｖ ｏ ａｉ ｎ ｂ ｔｅ ． ｔ ｔ ｅ ｈｅｐ ｏ ｏ ｕ ｅ ｉ ｌｔｏ ｈ ｈ ｔ ｏ ｓｐ ｏ ｅ ｏ ｂ ｏ ｒ ｃ ｎ
第 ４期
哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报
Ｊ ＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢ Ｎ ＵＮ ＶＥ Ｉ Ｙ Ｃ ＥＮＣ ＯＵ Ｉ Ｉ ＲＳＴ ＯＦ Ｓ Ｉ Ｅ ＡＮＤ Ｔ ＣＨＮＯ ＯＧＹ Ｅ Ｌ
Ｖｏ１ ７ ＮＯ ４ ．１ ．
Ａｕ ． ２ ２ ｇ ０１
２１ ０ ２年 ８月
基 于 角 度 信 息 测 量 的 无 源 跟 踪 算 法 研 究
乔 梁
（ 广东金融学院 计算机系 ， 广东 广州 ５０ ２ ） １５０
摘
要 ： 对 只测 向单站 无 源定位 中推 广卡 尔曼滤波 （ Ｋ ） 法受初值 、 量噪 声影响 大 以及 针 Ｅ Ｆ算 测
算 法具有 不稳 定性 等缺 点 ， 出了增加 方位 角和 俯仰 角 角速度观 测信 息 ， 用修 正协 方差 的扩展 卡 提 运 尔曼滤 波（ Ｅ Ｆ 算 法对机 动 目标进 行 无 源定位 的新方 法． 方 法能够进 一步提 高 系统 的定 位 与 ＭＶ Ｋ ） 该
（ ｅ ａ ｍｅ ｔ ｆＣ ｍ ｕｅ ，Ｇ ａ ｇ ｏ ｇ Ｕ ｉｅｓ ｙｏ ｉａ ｃ ，Ｇ ａ ｇｈ ｕ５ ０ ２ ，Ｃ ｉａ Ｄ ｐ ｒ ｎ ｏ ｐ ｔ ｔ ｏ ｒ ｕ ｎ ｄ ｎ ｎ ｒｉ ｆＦｎ ｎ ｅ ｕ ｎ ｚ ｏ １ ５ ０ ｈｎ ） ｖ ｔ
Ａｂｔａ ｔＡ ｃｒｉｇｔ ｔｅｅｒｔ ｌ ｒｂ ｈ ｖｏ ｆ ｒｄｔ ｎ ｌ ｘｅ ｄ ｄ Ｋ ｌ ｎｆｔｒ（ Ｋ ｓｒｃ ： ｃｏｄｎ ｒ ｉ ｆｔ ｅ ａ ｉ ｏ ａ ｉｏ ａ ｅ ｔ ｅ ａ ｏｈ ａ ｃｉ ｅ ｒ ｔ ｉ ｎ ｍａ ｌ ｉ ｅ Ｅ Ｆ）ｏ ｅｒ ｇ ｆ ａｉ ｂ ｎ
跟踪 精确度 、 可靠性 和 防御 作战 能 力 ， 波性 能更好 ． 滤 通过 计算机仿 真 ， 验证 了该 方法 的正确性 与 有
效性 ．
关键 词 ： 单站 无源跟踪 ；空域信 息 ； 方位 角和俯 仰 角 变化 率
中 图分 类 号 ： Ｎ ５ Ｔ ９３ 文献 标 志码 ：Ａ 文章编 号 ：１０ — ６ ３ ２ １ ）４ ０ ６ — ４ ０７ ２ ８ （０２ ０ — ０４ ０
Ｒｅ ｅ ｃ ｆＰａ ｓｖ ａ ｋｎ ｉ ｍｅ ｉ ｈ ｔ ｔ Ｂａ ｅ ｎ ｃ Ｓｐ ｔ ｌＩｆ ｒ ｔ ｎ Ｍｅ ｓ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｍａ ｉ ａ ｕｒ ｍｅｎ ａ ｏ ｔ
ＱＡ ｉｎ Ｉ Ｏ Ｌａ ｇ
ｅ ｆｃ ｉｅ ｆｅ ｔｖ ． Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｉｇ ｅ ｓａｉｎ ｐａ ｓｖ ｒ ｃ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ｓｎ ｌ ｔｔｏ ｓ ｉｅ ｔａ ｋｎｇ；ｓ ａ ｉｌｉ ｆ ｒ ｔ ｎ；ａ ｉ ｕ ｈ ａ ｄ ｅｅ ａ ｉｎ ａ ｇｅ ｃ ａ ｇｎ ａｅ ｐ ｔ ｎ ｏ ｍａ ｉ ａ ｏ ｚｍ ｔ ｎ ｌ ｖ ｔ ｎ ｌ ｈ ｎ ｉ ｇ ｒｔ ｏ
坐标 系 中是 非线 性 的 ， 对非 线 性 方 程 滤 波最 经 典 而
０ 引 言
以往 研 究 比较 多 的 是 传 统 的 只 测 向 （ ｅｒ ｇ ｂａｉ ｎ
ｏ ｌ） ｎ 定位算 法 ． ｙ 由于 固定 单站 对 运动 辐 射 源定 位跟
的算 法 是 扩 展 卡 尔 曼 滤 波 （ ｘ ｎ ｅ ａ ａ ｌ ｒ ｅｔ ｄｄ ｋｌ ｎ ｆｔ ， ｅ ｍ ｉｅ ＥＦ， Ｋ ） 在传 统 Ｅ Ｆ滤 波算 法 中 ， Ｋ 由于非 线 性 方程 的 线性 化舍弃 了二 阶以上 的高 次 项 ， 致 滤 波定 位 结 导 果不 稳定 ． ［ ４ 分 别 提 出 了将 加权 最 小 二 乘估 文 ３— ］ 计与 卡尔曼 滤 波相结 合 的无源定 位方 法 和对机 动 目 标无 源定 位 Ｉ 算法 ， ＭＭ 用不 同 的方式 研 究 了无 源定 位 问题 ． 是概 括来讲 ， 们各有 自己 的适 用 范 围和 但 它
ｏ ｌ ｌ ｏ ｉ ｎ ｙ ａｇ ｒｔ ｈｍ ｎ ｐ ｓ ｉｅ ｅ ｔｅ ｏ ａｉ ｎ，ｉ ｈｉ ａ ｅ ，ｗｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｗ ｒ ｃ ｉ ｇ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｆｍｏ ｉ ｇ ｅ ｔ ｉ ａ ｓｖ ｍｉ ｒｌｃ ｔｏ ｔ ｎ ｔ ｓｐ ｐ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ａ ｎｅ ｔａ ｋ ｎ ｌｏ ｉｈ ｏ ｖｎ ｍｉ — ｔｒ ｅ ，ｗｈ ｃ ｄｄ ｄ ａ ｇ ｅ ｖ ｌ ｃｔ ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ｏ ｍａｉ ｎ ｏ ｈ ａ ｉ ｆｂｅ ｒｎ ａ ｕｒ ｍｅ ｔ ｉ ｈ ａ ｅ ｎ ｌ ｅｏ ｉ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｉｆ ｒ ｔ ｎ ｔ ｅ ｂ ｓｓｏ ａ ｉ ｇ ｍｅ ｓ ｅ ｎ ．Ａｎ ｗ ｉ — ｙ ｏ ｄ ａ ｎｅ ｆｈｅ
ｒ ｇｍｅ ｏ ａ ｅ ｄｆ ｄｃ ｖｒ ｎ ｅＥ Ｆ ＭＶ Ｋ ）ｉ ｐ ｔ ｏｗ ｒ ｎｔｉ ａｇｒｈ ｉ ｔ ｄｃｌ ｄＭｏ ｉｅ ｏａｉ ｃ Ｋ （ Ｅ Ｆ ｓ ｕ ｆ ａｄ ｉ ｈｓ ｌ ｉ ｍ．Ｔ ｉ ｍ ｔｏ ｍ ｒｖｓ ｎ ｈ ｌ ｉ ａ ｒ ｏｔ ｈｓ ｅｈ ｄｉ ｐｏ ｅ
ｔ ｅ ｌｃ ｔｏ ｎｄ ｔａ ｋ ｎ ｃ ｕ ａ ｙ， ｒ ｌ ｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｄ ｆｎ ｉ ｅ ｏ ｒ ｔｏ ａ ａ ａ ｉｉ ｆｔ ｅ ｓ ｓｅ ａ ｄ ｓ ｌｅ ｈｅ ｈ ｏ ａｉ ｎ ａ ｒ ｃ ｉ ｇ ａ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉ ｉｉ ｎ ｅ ｅ ｓｖ ｐｅ ａｉ ｎ ｌ ｃ ｐ ｂ ｌ ｙ ｏ ｈ ｙ ｔｍ ｎ ｏ ｖ ｓ ｔ ａ ｔ ｔ ｐ ｏ ｌｍ ｆｐ ｓ ｉｅ ｌｃ ｔｏ ｅｔ ｒ Ｗ ｉ ｈ ｌ ｆｃ ｍｐ ｔ ｒｓｍｕ ａｉ ｎ，ｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｉ ｒ ｖ ｎ ｔ ｅ ｃ ｒｅ ｔａ ｄ ｒ ｂ ｅ ｏ ａ ｓｖ ｏ ａｉ ｎ ｂ ｔｅ ． ｔ ｔ ｅ ｈｅｐ ｏ ｏ ｕ ｅ ｉ ｌｔｏ ｈ ｈ ｔ ｏ ｓｐ ｏ ｅ ｏ ｂ ｏ ｒ ｃ ｎ