不完全量測(cè)下三維空間目標(biāo)定位與跟蹤算法研究.pdf

1、目標(biāo)定位與跟蹤是偵察與防空作戰(zhàn)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一，高效、可靠、準(zhǔn)確隱蔽地對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位以及目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素的解算與實(shí)時(shí)估計(jì)，從而秘密地完成行動(dòng)策劃和實(shí)施對(duì)目標(biāo)的突然打擊，是未來(lái)偵察與防空作戰(zhàn)系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在現(xiàn)實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位與跟蹤時(shí)，觀測(cè)傳感器易受到外部環(huán)境因素的影響，以及自身探測(cè)能力和可能主動(dòng)采取的相關(guān)戰(zhàn)術(shù)策略的制約，觀測(cè)站測(cè)得的目標(biāo)數(shù)據(jù)存在不完全量測(cè)現(xiàn)象。在不完全量測(cè)制約下，如何整合單個(gè)（多個(gè)）觀測(cè)站的測(cè)量信息，對(duì)三維

2、空間中的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位與高精度實(shí)時(shí)跟蹤，對(duì)提高偵察與防空作戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力及戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本論文針對(duì)上述問(wèn)題，所做工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)在不完全量測(cè)下，依據(jù)測(cè)量信息缺失情況，建立了六類（共九種）雙觀測(cè)站目標(biāo)定位模型，給出了計(jì)算目標(biāo)定位參數(shù)的解析表達(dá)式，分析了目標(biāo)定位精度。首先，依據(jù)空間定位幾何原理，根據(jù)測(cè)量信息缺失的具體情況，將雙觀測(cè)站定位方式分為六類。其次，運(yùn)用雙觀測(cè)站協(xié)同定位的思想，建

3、立了每種方式的定位模型及求解方法，根據(jù)誤差傳遞理論，分析了每種定位方式的定位精度。最后，分別對(duì)每種情況進(jìn)行仿真驗(yàn)證分析，給出了相應(yīng)的目標(biāo)定位精度CEP曲線。
　　(2)在不完全量測(cè)三維空間目標(biāo)定位研究的基礎(chǔ)上，給出了靜止雙觀測(cè)站目標(biāo)跟蹤算法及其評(píng)估準(zhǔn)則。首先，基于靜止雙觀測(cè)站協(xié)同定位的思想，推導(dǎo)了九種情況下量測(cè)噪聲協(xié)方差計(jì)算公式。其次，依據(jù)Kalman濾波原理，建立了不完全量測(cè)下靜止雙觀測(cè)站的目標(biāo)跟蹤算法。最后，對(duì)每種情況進(jìn)行了蒙

4、特卡羅仿真，分別給出了笛卡爾坐標(biāo)系下和球坐標(biāo)系下的目標(biāo)跟蹤誤差曲線。仿真結(jié)果表明，目標(biāo)跟蹤誤差曲線漸近收斂且接近于理想的CRLB，具有較高的跟蹤精度。
　　(3)在不完全量測(cè)靜止雙觀測(cè)站目標(biāo)跟蹤算法的基礎(chǔ)上，給出了運(yùn)動(dòng)雙觀測(cè)站（其中一個(gè)靜止，一個(gè)運(yùn)動(dòng)）的目標(biāo)跟蹤算法。首先，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)的濾波估計(jì)值，得到下一時(shí)刻目標(biāo)定位的預(yù)測(cè)CEP，根據(jù)預(yù)測(cè)CEP的梯度得到運(yùn)動(dòng)觀測(cè)站下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向。其次，依據(jù)觀測(cè)站運(yùn)動(dòng)速度及方向確定下一時(shí)刻