機(jī)載雷達(dá)目標(biāo)跟蹤與航跡信息提取.pdf

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1、2014正海軍航空工程學(xué)院學(xué)報(bào)2014第29卷第3期JoumalofNavalAeronauticalandAstronautical、，0lI29NO．3文章編號(hào)：1673—1522(2014)03．0264-05DOI：10．7682／j．issn．1673—1522．2014．03．014機(jī)載雷達(dá)目標(biāo)跟蹤與航跡信息提取蘭天，程繼紅(1．海軍裝備部西安軍事代表局，太原030006；2．海軍航空工程學(xué)院科研部，山東煙臺(tái)264001)摘要：針對(duì)機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤中航跡信息提取精度不高的問題，提出一種ECEF坐標(biāo)系下基于交互多模型的

2、多機(jī)協(xié)同跟蹤算法。首先，各載機(jī)以ECEF坐標(biāo)系為融合中心對(duì)目標(biāo)量測(cè)進(jìn)行無偏轉(zhuǎn)換處理，以有效減小量測(cè)轉(zhuǎn)換誤差對(duì)目標(biāo)跟蹤的影響；然后，利用交互多模型的方法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行融合跟蹤，以進(jìn)一步提高目標(biāo)機(jī)動(dòng)時(shí)的跟蹤精度；最后，通過二次濾波的方法，來有效實(shí)現(xiàn)目標(biāo)航跡信息的精確提取。仿真結(jié)果表明，該算法可較好地提高目標(biāo)機(jī)動(dòng)時(shí)的跟蹤精度和航跡信息提取精度。關(guān)鍵詞：航跡信息提??；交互多模型；機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤中圖分類號(hào)：TN958．93文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A機(jī)載雷達(dá)航跡信息提取是當(dāng)前信息化綜合作戰(zhàn)、大地直角(ECEF)坐標(biāo)系。1，因而在對(duì)目標(biāo)跟蹤濾波傳感器組網(wǎng)作

3、戰(zhàn)和多平臺(tái)一體化聯(lián)合作戰(zhàn)的重要研前，要將載體坐標(biāo)系下的量測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到跟蹤坐標(biāo)究課題u。在對(duì)這一問題的研究中，航跡信息提取的系，其坐標(biāo)轉(zhuǎn)換示意圖如圖1所示。關(guān)鍵在于如何實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的精確跟蹤。針對(duì)這一情況，文獻(xiàn)[2]基于幾何學(xué)的原理設(shè)計(jì)了多傳感器目標(biāo)協(xié)同跟蹤模型，并通過對(duì)目標(biāo)速度精度的分析，有效提高圖1機(jī)載雷達(dá)目標(biāo)跟蹤坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換示意圖了遠(yuǎn)距離目標(biāo)跟蹤的精度；文獻(xiàn)[3】依據(jù)自動(dòng)特征尺度Fig．1Coordinatesystemchangeschematicdiagram提取理論，通過目標(biāo)特征點(diǎn)尺度的變化對(duì)目標(biāo)的跟蹤ofairborn

4、eradartargettracking精度做出了進(jìn)一步的提高；文獻(xiàn)[4】借助隨機(jī)集理論，不僅在一定程度上避免了數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)步驟的困擾，還使1．2ECEF坐標(biāo)系下的目標(biāo)量測(cè)目標(biāo)數(shù)未知的多目標(biāo)跟蹤精度得到了有效的提高。然而上述文獻(xiàn)的研究并沒有對(duì)多目標(biāo)情況下目標(biāo)機(jī)假設(shè)機(jī)載雷達(dá)的量測(cè)為距離r()、方位角o(k)和動(dòng)時(shí)的情況加以充分考慮。在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，目俯仰角s()。那么，載體坐標(biāo)系下的測(cè)量方程為標(biāo)數(shù)目并不單一、且不可能始終以編隊(duì)直線的方式運(yùn)動(dòng)。因此，復(fù)雜多變的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡不可避免地會(huì)對(duì)廠lr()]()I=arc目標(biāo)跟蹤帶來較大的影

5、響，進(jìn)而嚴(yán)重干擾目標(biāo)航跡信(arctan鬻2talyn(2功[，-√z(k)，)+zl)Il+If(1l，㈩(1)息的提取。本文提出一種ECEF坐標(biāo)系下基于交互多模型的式中：，()、()和()分別為具有0均值、恒定方多機(jī)協(xié)同跟蹤算法。通過對(duì)ECEF坐標(biāo)系下多目標(biāo)跟差R=diag[o-or；2】的高斯量測(cè)噪聲。蹤模型的協(xié)同交互，目標(biāo)機(jī)動(dòng)時(shí)的跟蹤精度和航跡信為有效實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精確跟蹤，NED坐標(biāo)系下息提取精度得到了有效的提高。的目標(biāo)無偏轉(zhuǎn)換量測(cè)為1機(jī)載雷達(dá)目標(biāo)跟蹤蚓lAA-1r()sin(后)COS()lz()=I㈣l=lAo-

6、IA～r()cos()COS()I，(2)z(k)l1Ar(k)sinq(k)I1．1跟蹤坐標(biāo)系的選取式中：A=e；A=e。機(jī)載雷達(dá)的初始量測(cè)數(shù)據(jù)是在載體坐標(biāo)系下得到的，具體包括載體坐標(biāo)系下的距離、方位角、俯仰角進(jìn)而ECEF坐標(biāo)系下的目標(biāo)量測(cè)為和徑向速度等。而機(jī)載雷達(dá)的跟蹤坐標(biāo)系一般選用z()=(z。(Ij})+z。()，(3)收稿日期：2014．03—10；修回日期：2014-04．05作者簡介：蘭天(1986一)，男，碩士。第3期蘭天，等：機(jī)載雷達(dá)目標(biāo)跟蹤與航跡信息提取·265·式中：表示NED坐標(biāo)到ECEF坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)矩

7、陣；A+1)=，(七)為EcEF坐標(biāo)系下機(jī)載雷達(dá)的位置量測(cè)。i1exp{一吉(J}+1)】[s(+1)】～t，)；(15)1．3交互多模型目標(biāo)跟蹤步驟4：模型概率更新。在獲得目標(biāo)量測(cè)模型的基礎(chǔ)上，擬采用交互多模模型的概率更新計(jì)算為型ul的方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精確跟蹤，其具體步驟如下。+1l+1)=Pr{M+1)iz~“)=步驟1：狀態(tài)估計(jì)的交互。+llk)A+1)，(16)假設(shè)共有Ⅳ個(gè)濾波器模型，且對(duì)于第_『個(gè)模型濾式中，歸一化因子波器，計(jì)算其混合的目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)(kik)和混合的協(xié)方差矩陣P(klk)：c=∑+llk)A‘+1

8、)。(17)(kt0=∑(klk)X‘(klk)；(4)步驟5：狀態(tài)估計(jì)的合成。+ilk+1)=∑+llk+1)x十llk+1)；(18)P喲=∑(kik){Vjl助+[‘(klk)一Xl】【(kik)一I】T}。(5)P+llk+1)=∑(klk){P+Ilk+1)+式(4)、(5)中：