多觀測平臺分布式目標定位與跟蹤研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，作戰(zhàn)形式正在向信息化、智能化轉(zhuǎn)變，由于單一觀測平臺的數(shù)據(jù)處理能力有限、在系統(tǒng)可靠性方面存在缺陷，使得基于多觀測平臺的定位與跟蹤技術(shù)逐漸受到研究人員的重視，成為當前國內(nèi)外研究的熱點領(lǐng)域之一。為增強系統(tǒng)的隱蔽性和抗毀性、提高系統(tǒng)的生存能力，觀測平臺之間、觀測平臺與融合中心間、觀測平臺與火力單元間呈現(xiàn)出更加分散的分布式配置趨勢。因此，研究基于分布結(jié)構(gòu)的多觀測平臺目標定位與跟蹤問題具有重要的理論研究意義與工程應(yīng)用價值。

2、>　　本文在前人的理論研究基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實際，對多觀測平臺分布式目標定位與跟蹤問題進行了進一步研究，具體工作和取得的成果簡要敘述如下:
　　(1)在實際系統(tǒng)中，觀測平臺與融合中心通常采用量化通信，量化誤差的引入必然會影響目標定位與跟蹤精度，受信道容量的限制，不可能通過無止境地提高量化水平降低量化誤差帶來的影響。為解決量化量測下傳感器量化水平的選取問題，對于給定的系統(tǒng)濾波方差約束指標，設(shè)計了一種容許量化水平盡可能低的濾波器，給出了

3、一種估計誤差協(xié)方差系統(tǒng)穩(wěn)定性的條件和當前估計型穩(wěn)態(tài)濾波的線性矩陣不等式(LMI)計算方法，在于滿足系統(tǒng)估計誤差方差精度的前提下，可確定盡可能低的量化水平，進而降低通信設(shè)備成本。通過仿真算例說明了算法的有效性。
　　(2)在分布式配置下，不可避免地引入了基線測量誤差，影響著跟蹤精度與火力單元命中概率。針對在滿足跟蹤精度、命中概率指標的前提下，如何設(shè)計和選取性價比合理的基線測量設(shè)備問題，首先研究了給定方差約束下的容許基線測量誤差，給出

4、了穩(wěn)態(tài)估計誤差協(xié)方差的收斂條件與一種基于線性矩陣不等式的穩(wěn)態(tài)卡爾曼濾波器設(shè)計方法;其次，為了優(yōu)化火力單元基線修正的精度指標，推導(dǎo)了由基線測量誤差引起的目標現(xiàn)在點定位誤差計算公式，得到了基線測量誤差影響下的系統(tǒng)命中概率計算公式，理論分析與Monte-Carlo仿真表明，與火力單元間的基線測量精度相比，觀測平臺相對火力單元的基線測量精度對命中概率的影響更加顯著。
　　(3)目前在處理多觀測平臺目標跟蹤問題上，廣泛采用分布式跟蹤集中式融

5、合結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)融合依賴于融合中心，當融合中心失效或通信斷鏈，將不可避免的降低跟蹤精度。對此，本文提出了一種基于多智能體分布式一致的目標跟蹤算法，各觀測平臺根據(jù)本節(jié)點的觀測信息得到局部估計值，再利用鄰居節(jié)點信息修正局部估計值，使所有觀測平臺的估計結(jié)果達到動態(tài)平均一致。數(shù)值仿真表明本文所提出的算法可以改善估計精度和一致性，并在不完全量測情形下表現(xiàn)出更好的魯棒性。
　　(4)針對傳統(tǒng)的主動式跟蹤系統(tǒng)面臨著電子干擾、隱身技術(shù)、反輻射攻擊、

6、低空和超低空突防四大威脅，提出了一種基于全局優(yōu)選策略的交會式多觀測平臺純方位目標被動定位與跟蹤算法。首先，對單站的測角數(shù)據(jù)進行時間漂移校準和對多站異步測角數(shù)據(jù)進行時間配準，然后根據(jù)處理后的測角信息所構(gòu)成的觀測射線的相交原理，給出了一種基于兩兩交叉定位的全局優(yōu)選策略。在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了基于分布式配置的多觀測平臺純方位目標定位與跟蹤估計算法。蒙特卡洛仿真表明，所提出的基于全局優(yōu)選策略的觀測平臺純方位目標定位與跟蹤估計算法，相比較傳統(tǒng)的交叉定