新型无源探测系统中固定单站无源定位技术研究

文中针对新型无源探测系统中单站无源定位的问题,建立了基于相位差变化率的固定单站定位与跟踪模型,并基于该模型引入了对于空中运动目标的修正增益卡尔曼滤波算法(MGEKF).通过计算机仿真,验证了该方法的有效性和稳定性.     

利用空频域信息的固定单站无源探测定位方法

固定单站通过测量角度、角速度和多普勒频率变化率可实现对运动目标的无源定位,但该方法对角速度的测量精度要求很高.为此,提出一种利用空频域信息的固定单站无源探测定位方法,利用波达方向、相位差变化率、载波频率及多普勒频率变化率实现对运动目标的无源定位.分析和仿真表明:该方法回避了对角速度的高精度测量,降低了对参数测量技术的要求,测距误差受角度和频率测量误差的影响较小,受相位差变化率和多普勒频率变化率的测量误差影响较大.     

一种新型单站无源定位算法研究

原有的基于方位角、俯仰角及其变化率的无源定位算法要求目标静止或运动速度已知,在一定程度上限制了算法的应用.针对新型无源探测系统的要求,提出了增加观测信息,即多普勒频率及其变化率,不仅能够在目标运动速度与运动状态未知的情况下实时估计出目标相对于观测器的三维坐标,而且还能够估计出它们之间的相对速度.同时引入扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)算法对原始定位结果进行了处理,最后给出了计算机仿真结果.     

三维定位模型下改进的PLKF算法研究

为了检验三维定位模型下伪线性卡尔曼滤波(PLKF)算法的定位性能,建立了增加角度变化率信息的三维定位模型,推导了所建模型下的伪线性测量方程,在此基础上用PLKF算法实现了对运动辐射源的无源定位与跟踪,并详细分析了其在三维定位模型下的定位性能.仿真结果表明,用角度变化率信息改进的PLKF算法具有更快的收敛速度和更高的收敛精度.     

空地反辐射攻击无源定位方法研究

讨论了空地反辐射导弹(ARM)中应用的机载单站对固定辐射源的无源定位问题,采用方位角及其变化率和俯仰角的测量信息,建立状态模型和观测模型,运用EKF算法,实现了对雷达目标的定位与跟踪。Monte-Karlo仿真表明,观测器与目标距离在一定范围内变化时,随观测次数增加,两者的相对距离误差变化曲线收敛到一个较小的数值,说明载机观测器对目标的定位跟踪达到了较高的精度。     

基于运动学原理的单站无源定位跟踪地面试验研究

单站无源定位与跟踪系统由于具有极强的隐蔽性,且探测距离远,机动性强,在未来的远程精确打击中具有重要的意义。本文从基于质点运动学的单站无源定位跟踪理论出发,介绍了在已有的火控雷达本体上增加一套无源定位子系统,构成单站无源定位跟踪系统,并对地面辐射源进行了定位获得了成功。试验结果证明了该理论的正确性,而且说明在现有工程技术条件下实现地对空、空对空单基地无源探测定位系统是可能的。     

基于双因素的定位跟踪轨迹优化算法研究

单机无源定位跟踪的轨迹优化可以有效提高定位跟踪精度。本文提出基于双因素的综合优化算法,即方位角变化率最大优化法和距离最小优化法的综合优化算法。该算法利用了两种综合优化准则。通过仿真验证了该算法的正确性,结果表明该算法可以明显提高定位跟踪精度。     

弹载传感器时差和方位联合定位中的无解问题研究

文中研究了弹载传感器利用时差和方位信息进行无源定位时的无解和模糊问题,并利用MAPLE通过数学推导,从理论上证明了理想情况下弹载传感器利用方位和时差信息进行无源定位不存在无解问题。同时,文中还对定位模糊问题进行了分析,并通过仿真对模糊问题受测量精度、基线长度等因素影响的情况进行了研究,给出了目标跟踪精度图。     

微波交会对接雷达目标跟踪的卡尔曼滤波器设计

针对空间交会对接应用中追踪航天器对目标航天器的精密跟踪,采用三阶修正卡尔曼滤波器直接在球坐标系下对径向距离和径向速度进行联合跟踪,采用2个结构一致的二阶修正卡尔曼滤波器分别对俯仰角和俯仰角速度、方位角和方位角速度进行联合跟踪。提出一种状态噪声的实时估计算法,有效地解决了卡尔曼滤波应用中状态噪声的参数设计问题。仿真结果表明,本文设计的卡尔曼滤波器能够精确地跟踪目标航天器,同时具有较强的动态适应能力。     

固定观测站对运动辐射源定位的IEKF算法及仿真

基于到达方位角(DOA)和到达时间差(DTOA)等观测信息,实现了单个固定观测站对运动辐射源无源定位和跟踪。为克服扩展卡尔曼滤波(EKF)算法线性化过程对预测误差放大,导致定位结果发散或不稳定的缺陷,引出了迭代扩展卡尔曼滤波(IEKF)算法。在获得某个预测值后,通过多次更新状态估计,使之逐渐拟合当前观测量,以提高目标状态估计的精度。仿真结果表明,在一定的观测误差条件下,IEKF算法比EKF算的定位跟踪收敛速度更快、精度更高。     

Unobservable Problem of Target Tracking with Bearing-only Measurements in 3-dimensional Space

The bearings-only tracking （BOT） system is said to be observability if and only if the target motion parameters can be uniquely determined by noise-free bearing measurements. By utilizing the method of orthogonal vectors and charac- teristic of linear matrix equation, the problem of observability for BOT in noise-free bearings measurements from single ob- server is discussed based on the target and observer traveling in the 3-dimensional space. A proposition that BOT for target and observer traveling in the 3-dimenslonal space with constant acceleration remains unsolvable is presented and proved. By proving the proposition, it is also shown that some, motion parameter ratios of target can be estimated under certain condition satisfied by measurements and time samples. The proposition is extended to arbitrary rank of manoeuvre for the observer and the target, which BOT remains unobservable property while the rank of target manoeuvre is higher than that of the observer manoeuvre. The theoretical analysis of this paper provides the guidelines for how the observer trajectory should be formulated to avoid unobservable state for BOT in practice application.     

基于无味卡尔曼滤波的空对海BTO-TMA问题的研究

探讨了TMA（目标运动分析）中基本的非线性估计问题，介绍了基于无味变换（Unscented Transformation—UT）的无味卡尔曼滤波（Unscemed Kalman Filtering—UKF）算法的设计思想与具体实现，特别针对空对海单站只测方位与到达时间TMA（BTO—TMA）问题应用UKF和EKF（扩展卡尔曼滤波）进行了对照研究，建立了问题的离散非线性滤波估计模型，设计了典型的应用场景，给出了初值有偏和无偏两种情形下的Monte Carlo仿真运行结果；表明UKF在该应用背景下是切实可行的，具有更高的估计精度和更强的收敛特性。     

纯方位系统单目标定位与跟踪的拟线性估计器

对仅有方位量测的被动目标跟踪问题建立了一种拟线性时变模型，利用增广卡尔曼滤波讨论了可测性，给出了它的滤波解、离散系统及其解析解，本模型不需要任何初始估计；对算法进行了蒙特卡罗仿真试验，给出了不同噪音水平下4种典型态势的仿真结果。     

基于几何精度衰减因子的单站无源定位精度分析方法

基于固定单站测量到达时差(TDOA)是一种有效的无源定位方法。针对现有文献缺乏对该方法定位精度的分析研究,提出一种基于几何精度衰减因子(GDOP)的定位精度分析方法。该方法首先提取影响TDOA定位精度的测量因子;然后分别以这些因子作为输入变量,根据GDOP,得到相对定位误差与影响定位结果的参数测量误差之间的变化关系以及可观测区域;最后再确定能否满足具体工程项目的定位精度和定位稳定性标准。仿真实验结果表明:该定位精度分析方法能够全面地评估方向到达时差(TDOA)的应用价值。通过该精度分析方法的验证,测量TDOA的固定单站无源定位方法具备较高的实用价值。     

连续纯方位系統的可观测性分析

证明了连续纯方位观测系统可观测的一个充分必要条件是存在4个方位构成的可观测判别式不等于0，其特点是仅利用方位信息而无需导数信息和求解微分方程。分析了系统不可观测时观测器的运动形态，指出纯方位系统不可观测时，观测器的运动轨迹是一种等效的匀速直线运动观测轨迹。应用这些结论得到了约束假定条件下目标机动的一个判断准则。     

基于角测量的机动目标跟踪算法

利用角测量估计目标的距离和速度实质上是一个非线性状态估计问题,这种单站被动式跟踪可能构成一个不可观测系统,将导致跟踪滤波器的不稳定和发散。本文针对反直升机雷构成的雷群进行目标定位和跟踪,利用最小角度差算法对目标的位置进行静态估计,用基于“当前”统计模型的自适应滤波算法进行数据处理,最小角度差算法的估计结果作为自适应滤波的观测值;算法简单而且有效,对目标的机动和非机动运动参数都能得到良好的估计结果。     

纯方位三维运动目标跟踪的不可观测性问题

针对三维空间作匀速直线运动和匀加速直线运动的目标和观测器,利用适当的数学变换以及线性矩阵方程解的性质,对纯方位系统跟踪的不可观测性问题进行了讨论.当目标在匀速直线运动或匀加速直线运动下,观测器保持匀速直线运动时纯方位跟踪系统解不惟一,目标和观测器都作匀加速直线运动时纯方位跟踪系统仍不能求惟一解,该结论对进一步分析观测器的机动策略具有指导意义.     

水下目标的无源定位和融合技术研究

针对水下机动目标的无源定位和跟踪问题。先运用测向定位和时差定位相结合的思想。给出来自水下机动声源目标的定位解；然后在此基础上，将多部被动声呐在各个状态时刻所定位的含噪声数据视为一冲击扰动序列，对其应用缓冲算子作用。以弱化其随机性。最后，再对缓冲算子作用后的扰动序列进一步应用数据融合技术来改善和提高定位系统的跟踪精度。仿真结果表明，该方法是有效、可行的。