基于多個外輻射源的單站無源定位與目標(biāo)跟蹤算法研究.pdf

1、無源定位系統(tǒng)大致可以分為兩種類型：多站系統(tǒng)和單站系統(tǒng)。多站系統(tǒng)需要各站之間同步工作并進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)傳輸，此外還要求對集中的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，使定位系統(tǒng)變得復(fù)雜，也限制了系統(tǒng)的機(jī)動性，因此，近幾年來，單站無源定位技術(shù)受到了越來越多的關(guān)注。 本論文工作主要圍繞基于外輻射源的固定單站無源定位展開，研究目標(biāo)定位與跟蹤算法。本文的主要工作如下： 1．研究了接收站能夠接收到外輻射源直達(dá)信號情況下的定位算法。在三維空間內(nèi)，反射信號的方

2、位、俯仰角分別規(guī)定了一個方位面和一個圓錐面，反射信號與直達(dá)信號的時差規(guī)定了一個以接收站和外輻射源為焦點(diǎn)的橢球面，這三個面的交點(diǎn)就是目標(biāo)位置。在多個外輻射源時，將多組測量參數(shù)進(jìn)行融合，可以進(jìn)一步提高定位精度。同時，在外輻射源較多的情況下，可以利用目標(biāo)反射信號的多普勒頻移信息進(jìn)一步提高定位精度。 2．研究了接收站無法接收到直達(dá)信號情況下的定位算法。目標(biāo)反射信號的多普勒頻移信息中包含了目標(biāo)的位置和速度信息，在一定條件下，可以聯(lián)合利用目

3、標(biāo)反射信號的方位、俯仰角以及多普勒頻移信息估計出目標(biāo)的位置和速度。因?yàn)樾枰诙ㄎ坏耐瑫r估計出目標(biāo)的速度，待估計的狀態(tài)量較多，因此需要較多的外輻射源才能實(shí)現(xiàn)定位。在外輻射源較少的情況下，只能通過對目標(biāo)進(jìn)行連續(xù)觀測，利用多次觀測的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)定位，該方法要求目標(biāo)的運(yùn)動狀態(tài)必須為勻速或勻加速運(yùn)動，具有一定的局限性。 3．研究了基于卡爾曼濾波的目標(biāo)跟蹤算法。過去，非線性動態(tài)系統(tǒng)通常使用擴(kuò)展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filt

4、er. EKF)算法來進(jìn)行濾波，但是EKF算法在線性化過程中，產(chǎn)生大量的誤差，導(dǎo)致濾波器很容易發(fā)散。針對這種現(xiàn)象，近年來新出現(xiàn)了不敏卡爾曼濾波(Unscented Kalman Fjlter，UKF)算法，該算法用典型的粒子點(diǎn)(sigma 點(diǎn))來近似非線性函數(shù)的概率分布，克服了EKF算法的線性化誤差，具有更高的濾波精度和魯棒性。本文針對接收站能夠接收到直達(dá)信號和無法接收到直達(dá)信號兩種情況，分別研究了利用EKF和UKF算法對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，