《点源目标被动式跟踪算法研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《点源目标被动式跟踪算法研究（74页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西北工业大学硕士学位论文Ab s t r a aAB S T R ACTA s a n i m p o r ta n t b r a n c h o f t a r g e t t r a c k i n g t e c h n i q u e s , p a s s i v e t a r g e t t r a c k i n gp la y s i m p o rt a n t r o l e s i n i m p r o v in g t h e v ia b l e a b i l i t y a n d b a t t l e e ff e c t i v e n e s s o
2、 fw e a p o n s y s t e m s i n m o d e r n e l e c t r o n i c w a r f a r e s . T h i s t h e s i s f o c u s e s o n t h eb e a r i n g - o n l y t a r g e t p o s i t i o n i n g a n d b e a r i n g - o n l y t a r g e t t r a c k i n g p r o b l e m s .T h e m a i nwo r k s a r e a s f o l l o
3、ws :T h e p r o b l e m o f b e a r i n g - o n l y t a r g e t p o s i t i o n i n g i s f ir s t o u t li n e d . T h e d y n a m i cm o d e l i n t h e s p h e r i c a l c o o r d in a t e i s p r e s e n t e d f o r b e a r i n g - o n l y t a r g e t p o s i t i o n i n g .H o w e v e r , s u c
4、 h m o d e l h a sc o v a r i a n c e o f p r o c e s s n o i s e , w h i c h i s r e l a t e d t ot h e r a n g e b e t w e e n t h e t a r g e t a n d t h ep a s s i v e s e n s o r . H e r e t w o p a r a m e t e r i d e n t i f i c a t i o n m e t h o d s a r e p r o p o s e d : 1 ) B a s e d o
5、na mo n g f i l t e r r e s i d u a l s , a p a r a m e t e r i d e n t i f i c a t i o nt h e p r i n c ip l e o f t h e o r th o g o n a l i t ym e t h o d i s p r o p o s e d , w h i c h r e s u l t s i n P a r a m e t e r - I d e n t i f i c a t i o n B a s e d F i l t e r ( P I B F ) . 2 ) B a
6、s e d o n m u l t i p l e m o d e l i d e a ,t h e p a r a m e t e r i s q u a n t i f i e d i n i t s v a l u e r a n g e a n d t h e n a d a p t i v e l y i d e n t i f i e d v i am o d e l s w i t c h e s . I n a d d i t i o n , t h e d e c o u p l i n g t w o - c h a n n e l fi l t e r m o d e l
7、 i s a l s op r e s e n t e d , w h i c h i s s h o w n m u c h l o w c o m p u t a t i o n b u r d e n a n d s a t i s f a c t o r y a c c u r a c yi n c o m p u t e r s i m u l a t i o n s .T h e n o n l i n e a r p r o b l e m i sHe r e t h e Mo n t e Ca r l o b a s e dE x t e n d e d K a lm a n
8、F i l t e r ( E K E )P a rt i c l e F i l t e r ( P F ) a n d t h ei n e v i t a b l e i n b e a r i n g - o n l y t a r g e t t r a c k i n g p r o b l e m .n o n l i n e a r f i l t e r s a r e c o m p a r e d w it h t h e c l as s i c a li n t h i s f i e l d : t h e U n s c e n t e d K a l m a n
9、 F i l t e r ( U K F ) , t h eU n s c e n t e d P a rt i c l e F i l t e r ( U P F ) . F u rt h e r m o r e , a m u l t i - s e n s o r p as s i v e t r a c k i n g a l g o r i t h m , t h r o u g h c o m b i n i n g t h e U K F a n d P r o b a b i l i tyD a t a A s s o c i a t i o n ( P D A ) , i s
10、c l u t t e r s .p r o v i d e d f o r b e a r i n g - o n l y t a r g e t t r a c k i n g i n d e n s eK e y w o r d s : P a s s i v e T a r g e t P o s i t i o n i n gP a r a me t e r I d e n t i f i c a t i o nMo n t e Ca r l o F i l t e rP a s s i v e T a r g e t T r a c k i n g ,I n t e r a c t
11、 i n g Mu l t ip l e Mo d e l西北工业大学硕士学位论文第一 章 绪论第一章绪论 1 . 1 引言随着科学技术的发展，传感器性能获得了很大的提高，各种面向复杂应用背景的多传感器系统大量涌现。特别是进入2 0 世纪7 0 年代以后，高技术兵器尤其是精确制导武器和远程打击武器的出现，己使战场范围扩大到陆、 海、空、天、电磁五维空间中。为了获得最佳的作战效果，在新一代作战系统中依靠单传感器提供信息己无法满足作战需要，必须运用包括微波、毫米波、电视、红外、激光、电子支持测量以 及电 子情报技术等覆盖宽广频段的各种有源和无源探测器在内的多种传感器，来提供多种观测数据，通过优化综
12、合处理，实时发现 目标。 1 .2主/ 被动式跟踪监视系统的基本要求是利用一 个或多个异构 ( 或同构) 、主动 ( 或被动) 传感器及计算机子系统对监视区域的多个目 标进行跟踪。随着监视环境越来越复杂， 现代跟踪系统中出现的问题也越来越多、 越来越难。 加之各种干扰的存在，如背景噪声、杂波及传感器的内部热噪声等， 使得传感器得到的量测数据具有强烈的模糊性和不确定性。大致说来，目 标跟踪的任务就是充分利用传感器所提供的信息， 形成目 标航迹，得到监视区域内 所关心日 标的一 些信息， 如目 标的数目，各个目 标的状态 ( 包括位移、速度、 加速度等信息)以及目 标的其他特征信息等。现代跟踪系统
13、根据其工作方式可分为主动式和被动式两种。主动式跟踪系统即使用主动式传感器如雷达，其工作机理是向空中辐射大功率的电磁波，通过收集目 标的回波来探测目 标并对其进行定位。由于其性能不受天气情况的影响，能够获得目 标量测的优秀性能，使得雷达在跟踪系统中 起着重要的作用，早期的跟踪系统应用的传感器主要是雷达。 但随着科学技术的发展， 特别是信号检测与处理技术、微电子技术、计算机技术等的飞速发展， 许多高新技术不断涌现，传统意义上的战争已不复存在，现代战争是信息化的战争，谁拥有信N I t z gk ) :* Kl -1- * f z C Z-一- 一- M - y 息的主动权， 谁就掌握 着战场的主动
14、权。这就要求既要获得更多的信息又不能暴露自己， 而雷达是主动传感器， 其大功率的有源探测， 信号易于被敌方侦收、截获，因而易于遭受电 子干扰和反辐射导弹的袭击。同时如果飞行器采取隐身措施， 降低其对雷达辐射的后向散射， 则雷达将会从“ 千里眼” 变成“ 近视眼” 。另外，由于波束覆盖范围和地杂波问题的限制， 雷达的低空探测盲区不可避免。这些源于有源探测的先天性缺陷，使得雷达在技术水平日益提高的电子干扰、反辐射导弹、隐身飞机和低空超低空突防等 “ 四大威胁”面前面临严重的生存危机。多年来，虽然人们在不断地应用新技术、新手段改进雷达性能，使雷达的“ 四抗”能力有所提高。 但由于不可能从原理上消除
15、“ 四大威胁” ，随着 “ 四大威胁”技术的不断发展，这种能力将很快被抵消。为此世界各军事强国都在竞相研究、研制能从原理上消除 “ 四大威胁”的空情探测手段和装备，其中最有效的即为无源探测设备，即被动式传感器。被动式传感器正是由于其本身具有这种特性而受到世界各国有关部门的高度重视，即其本身不发射信号，仅是被动地接受目 标所发出的信号从而对目 标进行跟踪。由于其不辐射能量，因而不可能被敌方侦察和定位，从而无从实施干扰和攻击。同时由于飞行器 ( 包括隐身飞 机) 不可避免地要辐射电 磁能量和热量 ( 红外线) 、反射可见光， 又为探测和定位创造了条件。另外，由于无能量覆盖和杂波问题，理论上无探测盲
16、区。这些都使得无源探测设备具备先天性的 “ 四抗”能力，有很好的隐蔽性，这一点在现代战争中尤为重要，这就使红外等传感器在军事多目标跟踪系统中占据重要的地位。采用无源被动探测、定位、跟踪、识别、传输等技术，由多种传感器构成分布网状系统，形成频率覆盖宽、空域覆盖密布、工作体制多样、工作模式可控转换的作战对抗模式，为争夺信息主动权提供了条件。随着计算机及信号处理技术的发展， 被动式传感器的性能得到了 极大提高，比如红外( I n fr a r e d - I R ) 传感器。I R传感器工作时本身不发射电磁波，通过飞行器辐射的电磁波、热能或反射的可见光进行探测和定位，因此，称红外传感器为被动式传感器。目 前广泛使 用的有前视红外成像传感器( F L I R ) 和红外搜索与 跟踪传感器( I R S T ) ，主要提供目 标角度信息以 及红外辐射特性等。 F U R相对来说作用距离较近，数据处理时间相对较长，因而限制了 其在战场上的 应用。相比之下， I R S T 将目 标作为点源进行探测跟踪， 作用距离较远。 与雷达系统相比，I R S T具有系统简单、角分辨率高 角
