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1、對(duì)運(yùn)動(dòng)輻射源的單站無(wú)源偽線性定位跟蹤算法郭福成孫仲康安瑋（湖南長(zhǎng)沙國(guó)防科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院410073）摘要：本文針對(duì)只測(cè)向單站無(wú)源定位中推廣卡爾曼濾波(EKF)算法具有不穩(wěn)定性等缺點(diǎn)，在只測(cè)向(BO)定位算法的基礎(chǔ)上增加方位角速率的觀測(cè)信息，提出了一種對(duì)運(yùn)動(dòng)輻射源的單站偽線性卡爾曼濾波定位方法并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，它相對(duì)于只測(cè)向方法提高了定位誤差的收斂速度，而且比一般的EKF定位算法穩(wěn)定性更好。它可用于無(wú)源偵察監(jiān)視或?qū)椫茖?dǎo)等要求快速收斂的場(chǎng)合。關(guān)鍵詞：無(wú)源定位卡爾曼濾波只測(cè)向偽線性APassiveMovingEmitterLocationandTrackingTec
2、hnologybyPseudolinearMethodGuoFuchengSunZhongkangAnWei(SchoolofElectronicScienceandEngineering,NationalUniv.ofDefenceTech.,Changsha,Hunan,410073)Abstract:AstotheerraticfilterbehavioroftraditionalextendedKalmanfilter(EKF)ofbearingonlyalgorithminpassiveemitterlocation,thispaperintroducedanew
3、pseudolineartrackingmodelandtrackingalgorithmofmovingemitter，whichaddedanglevelocitymeasurementinformationonthebasisofbearingmeasurement.Ithasshorterconvergingtimeandmorestablemeritscomparedwithbearingonlymethodfromcomputersimulation.Itisusefulinthecasessuchasmissileguidanceorpassivesurvei
4、llancewhichdemandsfastconvergencerate.Keywords:PassivelocationKalmanfilterBearingonlyPseudolinear1引言在以往對(duì)運(yùn)動(dòng)輻射源的單站無(wú)源定位研究中，傳統(tǒng)的只測(cè)向(BearingOnly)定位問(wèn)題研究的比較[1,2,3]多，由于方向角的測(cè)量方程是非線性的，經(jīng)過(guò)理論分析和實(shí)際實(shí)踐，采用非線性系統(tǒng)中常用的推廣卡爾曼濾波(EKF)方法及易使協(xié)方差出現(xiàn)病態(tài)從而算法不收斂，且對(duì)初始狀態(tài)的選定依賴(lài)性較大，導(dǎo)致估計(jì)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。Vincent.J.Aidala等人提出了利用偽線性卡爾曼方法對(duì)輻射源的
5、單站無(wú)[2]源定位與跟蹤技術(shù)解決這個(gè)問(wèn)題。但是只測(cè)角定位具有收斂速度慢的缺點(diǎn)，因此如何提高濾波的收斂速度成為實(shí)際使用過(guò)程中一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。[4,5]根據(jù)國(guó)外近年來(lái)的研究的啟示，文[7]提出利用質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，對(duì)目標(biāo)和觀測(cè)器的某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)單站更快速地?zé)o源定位。如果每一個(gè)觀測(cè)時(shí)刻觀測(cè)器不但觀測(cè)到目標(biāo)輻射源相對(duì)于觀測(cè)器的方位角、俯仰角，還可通過(guò)無(wú)線電、紅外或其它手段測(cè)量到它們的變化率——方[7]位角速度或俯仰角速度，這時(shí)就能夠?qū)臻g中的運(yùn)動(dòng)輻射源進(jìn)行單站無(wú)源快速定位，為此文[8]、[10]提出了用干涉儀的相位差變化率對(duì)運(yùn)動(dòng)輻射源的EKF定位方法，但其仍然無(wú)法消除
6、EKF固有的缺陷。另外由于產(chǎn)生干涉儀相位變化率的本質(zhì)原因是存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度變化率，且角度變化率的測(cè)量方法除了干涉儀之外還可能有更多的方法，因此研究在角度測(cè)量的基礎(chǔ)上增加角變化率的測(cè)量進(jìn)行快速無(wú)源定位的方法將更具有普遍性。本文提出在方位角和方位角速率觀測(cè)信息條件下用偽線性卡爾曼濾波方法對(duì)運(yùn)動(dòng)輻射源的單站定位模型和算法，并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真。2定位模型和算法假設(shè)在二維直角坐標(biāo)系下取定觀測(cè)器和目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變量為X=(x,y,x&,y&)￠，而加iiiii上下標(biāo)O或T分別表示觀測(cè)器和目標(biāo)在坐標(biāo)系下的狀態(tài)變量，又假定觀測(cè)器以一定的加速度運(yùn)動(dòng)，1如圖1所示，可列出觀測(cè)器運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)
7、方程為：éaOxiùDXO,i+1=FXO,i+Bêú=FXO,i+Ui(2.1)a?Oyi?2éTùéI2TsI2ùsIéaOxiù式中F為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，F(xiàn)=êú，Ui=ê22úêú，I2為單位陣，aOxi、aoyi?0I2?êTIú?aOyi??s2?分別為目標(biāo)在i時(shí)刻在x和y方向上的加速度分量。目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡Y(xTi,yTi)vribi觀測(cè)器運(yùn)動(dòng)軌跡(xOi,yOi)OX圖1二維運(yùn)動(dòng)定位示意圖假定目標(biāo)輻射源勻速直線運(yùn)動(dòng)，其狀態(tài)方程為：X=FX(2.2)T,i+1T,i故目標(biāo)相對(duì)于觀測(cè)器的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方程為：X
