雙基地無角度信息單目標跟蹤算法.pdf

1、地波超視距雷達已在多個國家投入使用,這種雷達普遍采用大型陣列天線,這種天線通常由上百個陣元組成,機動和隱蔽都十分困難,十分容易遭到敵方導彈的攻擊。為了提高雷達系統(tǒng)的生存能力,本文提出了使用小型機動天線的設(shè)想。但是,天線越小,觀測系統(tǒng)的角度分辨力越低[6],為了在角度分辨力非常差的情況下,保持一定的跟蹤能力,本文提出了雙基地無角度信息跟蹤系統(tǒng)。這個系統(tǒng)利用從兩個分開布置的雷達站得到的兩組目標距離和徑向速度觀測值,來完成對目標的跟蹤,而不需

2、要目標方位角信息,因此,使用小天線而造成的角度分辨力下降的問題,不會影響跟蹤效果。這樣就可以通過使用小型天線使整個系統(tǒng)做到機動和隱蔽。但是,上面提出的跟蹤系統(tǒng)具有很強的非線性,應(yīng)用經(jīng)典的線性濾波方法,比如EKF,難以得到令人滿意的結(jié)果。本文的中心,是開發(fā)一種新的跟蹤算法,以保證在上述非線性背景下的跟蹤精度。本文首先簡要回顧了在目標跟蹤問題中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)線性算法,如EKF、GHKF[13]。然后介紹了幾種標準的數(shù)值積分方法。以這些

3、數(shù)值積分方法為數(shù)學工具,推導出了非線性估計子加權(quán)融合濾波器,本文中簡稱TNF。TNF不是線性濾波器,它的輸出不再是輸入的線性組合,所以它的精度也就不再受到最優(yōu)線性估計精度的限制,而在強非線性環(huán)境下,即使是最優(yōu)線性估計的精度也可能很不理想。TNF使用數(shù)值積分技術(shù),在線(on line)計算復(fù)雜積分,從而得到某些狀態(tài)變量的條件數(shù)學期望的精確值,而這類運算是傳統(tǒng)線性方法所無法辦到的,TNF為此所付出的代價是很大的計算量。TNF可以得到比EKF

4、算法更好的精度,原因在于TNF利用數(shù)值積分方法直接計算某些量的精確數(shù)值結(jié)果,而不是采用線性近似,這就避免了由于線性近似引起的系統(tǒng)偏差。因此,TNF在強非線性背景下將得到更好的結(jié)果。本文通過仿真實驗檢驗了TNF、EKF和GHKF的性能。實驗中,模擬了弱、中、強三種強度的噪聲,以及非機動、弱機動和強機動三類目標。實驗結(jié)果表明,TNF在所有情況下都優(yōu)于GHKF,遠遠優(yōu)于EKF。除精度優(yōu)勢外,TNF的穩(wěn)定性也強于EKF,在強噪聲環(huán)境下,EKF存