一種采用角度預(yù)測值修正的被動探測目標(biāo)跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明為主要針對被動探測目標(biāo)純角度跟蹤算法，考慮對目標(biāo)的角度跟蹤為非線 性模型，對滑窗最小二乘算法進(jìn)行了改進(jìn)，并引入了角度預(yù)測值，將預(yù)測值與觀測值進(jìn)行加 權(quán)處理，修正用線性跟蹤模型進(jìn)行濾波帶來的模型誤差，較好地實現(xiàn)了對目標(biāo)的角度跟蹤。
【背景技術(shù)】
[0002] 無源定位是指探測站不向目標(biāo)發(fā)射電磁波，僅通過接收輻射源所輻射、反射和散 射的電磁波來確定目標(biāo)的位置。無源定位可克服有源定位的缺點，它不發(fā)射信號，通過對目 標(biāo)上發(fā)射的電磁信號的搜索、測量和處理得到目標(biāo)的位置及參數(shù)信息，進(jìn)一步得到目標(biāo)的 航跡，且無源定位具有作用距離遠(yuǎn)，隱蔽性好的特點，對于提高系統(tǒng)的生存能力具有重要作 用。
[0003] 當(dāng)前，被動探測方位跟蹤算法主要采用平均值法、滑窗平均濾波、最小二乘擬合等 方式進(jìn)行輻射源的方位跟蹤。當(dāng)目標(biāo)處于靜止?fàn)顟B(tài)時，上述方法利用對目標(biāo)的方位進(jìn)行多 次測量取平均的方法以平滑各種因素造成的目標(biāo)方位的抖動，降低方位測量的均方根誤 差，具有一定的實際應(yīng)用效果。但，當(dāng)目標(biāo)處于運動狀態(tài)時，平均值法將造成目標(biāo)方位的滯 后效應(yīng)，從而影響對目標(biāo)的測向精度，進(jìn)而降低被動探測系統(tǒng)的定位精度。同時，由于被動 探測的不可預(yù)知性，其方位測量不可避免的受到雙方天線的相互調(diào)制效應(yīng)等的影響，導(dǎo)致 單天線周期內(nèi)對輻射源目標(biāo)方位的捕獲存在較大的偏差，因而，需要對嚴(yán)重的方位偏離點 進(jìn)行方位修正，以提高系統(tǒng)的測向精度。因此，探尋實用、簡便、實時并能夠準(zhǔn)確估計輻射源 目標(biāo)方位具有重要的應(yīng)用意義。
[0004] 本發(fā)明對滑窗最小二乘算法進(jìn)行了改進(jìn)，引入了角度預(yù)測值，將預(yù)測值與觀測值 進(jìn)行加權(quán)處理，修正用線性跟蹤模型進(jìn)行濾波帶來的模型誤差，較好地實現(xiàn)了對目標(biāo)的角 度跟蹤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本技術(shù)發(fā)明的目的在于提供一種通用被動探測方位跟蹤算法。
[0006] 本技術(shù)發(fā)明重點解決當(dāng)目標(biāo)處于運動狀態(tài)時，平均值法將造成目標(biāo)方位的滯后效 應(yīng)，從而影響對目標(biāo)的測向精度，進(jìn)而降低被動探測系統(tǒng)的定位精度。同時，由于被動探測 的不可預(yù)知性，其方位測量不可避免的受到雙方天線的相互調(diào)制效應(yīng)等的影響，導(dǎo)致單天 線周期內(nèi)對輻射源目標(biāo)方位的捕獲存在較大的偏差，因而，需要對嚴(yán)重的方位偏離點進(jìn)行 方位修正，以提高系統(tǒng)的測向精度。
[0007] 實現(xiàn)本技術(shù)發(fā)明的技術(shù)方案為：首先確定被動探測目標(biāo)純角度跟蹤算法，本方法 采用對滑窗最小二乘算法進(jìn)行了改進(jìn)，引入了角度預(yù)測值，將預(yù)測值與觀測值進(jìn)行加權(quán)處 理，修正用線性跟蹤模型進(jìn)行濾波帶來的模型誤差，較好地實現(xiàn)了對目標(biāo)的角度跟蹤。首先 獲取天線周期內(nèi)輻射源方位，對方位進(jìn)行修正，存儲一定周期的方位、時間，通過最小二乘 擬合進(jìn)行濾波，并對方位預(yù)測，用來對方位修正。
[0008] 本技術(shù)發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為：克服目標(biāo)處于運動狀態(tài)時，平均值法 將造成目標(biāo)方位的滯后效應(yīng)，從而影響對目標(biāo)的測向精度，進(jìn)而降低被動探測系統(tǒng)的定位 精度。同時，由于被動探測的不可預(yù)知性，其方位測量不可避免的受到雙方天線的相互調(diào)制 效應(yīng)等的影響，導(dǎo)致單天線周期內(nèi)對輻射源目標(biāo)方位的捕獲存在較大的偏差，對被動探測 方位跟蹤系統(tǒng)工程設(shè)計具有一定的工程實踐價值。
【附圖說明】
[0009] 圖1 一種采用角度預(yù)測值修正的被動探測目標(biāo)跟蹤方法專利實現(xiàn)流程圖。
【具體實施方式】
[0010] 考慮到方位觀測中可能存在粗差或異常值，采用如下的方式進(jìn)行粗差與異常值的 修正：
[0011] 若目標(biāo)的速度為V，距離被動探測雷達(dá)距離為L，兩次天線周期時間間隔At，則方 位的最大間隔為：Ad= ??你+_，若相鄰兩個天線周期的方位變化大于At，考慮到相對目 標(biāo)的變化方位，天線沒有截獲到全部的脈沖成為最主要的因素。因此，目標(biāo)的實際方位應(yīng)該 在兩次觀測結(jié)果的中間。
[0012] 同時，為了保證濾波精度，往往需要保證對目標(biāo)的模型進(jìn)行預(yù)測，目前實現(xiàn)的算法 過程中添加了對下一個天線周期目標(biāo)的預(yù)測，預(yù)測值為=4，其中，T為天線掃描 周期，k為滑窗最小二乘擬合的角速度。則可用<?=夫-更新當(dāng)前周期方位 九的，再進(jìn)行最小二乘擬合。
[0013] 本技術(shù)發(fā)明的實施流程如附圖所示，主要分為幾部分完成：
[0014] (1)獲取本天線周期內(nèi)輻射源方位Ai及其對應(yīng)的截獲時間t1;
[0015] (2)方位修正：用+(1-&iMn1更新當(dāng)前周期方位dn;
[0016] (3)存儲方位、時間，更新采用FIFO方式進(jìn)行更新處理，考慮到天線可能過正北， 還應(yīng)該對滑窗內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行方位對齊，即以第一個存儲方位的方位為基準(zhǔn)，不應(yīng)使得不同 天線周期的天線方位大于270° ;
[0017](4)最小二乘擬合的算法流程如下所示：
[0018] a)初始化天線周期內(nèi)福射源到達(dá)時間和SumTime= 0,方位和SumAzi= 0 ;
[0019] b)更新上述到達(dá)時間和與方位和
n為存儲 數(shù)據(jù)長度；
[0020] c)獲取其均值A(chǔ)verageTime=SumTime/n，AverageAzi=SumAzi/n;
[0021] d)獲取最小二乘系數(shù)：

[0022] e)方位輸出：
[0023] 如果LTT< 106,則輸出角度ai=Ai，其中Ai為輻射源本周期的方位；如果 LTT多 106,則b=LTX/LTT，a=AverageAzi_b*AverageTime，輸出角度aa+b*t
[0024] (5)預(yù)測值計算：式W, +W。
【主權(quán)項】
1. 一種采用角度預(yù)測值修正的被動探測目標(biāo)跟蹤方法，其特征為：對滑窗最小二乘進(jìn) 行改進(jìn)，并引入角度預(yù)測值，將預(yù)測值與觀測值進(jìn)行加權(quán)處理，修正用線性跟蹤模型進(jìn)行濾 波帶來的模型誤差。2. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用角度預(yù)測值修正的被動探測目標(biāo)跟蹤方法，其特 征在于所述引入角度預(yù)測值：對方位觀測中存在的粗差或異常值進(jìn)行修正，同時為了保證 濾波精度，在算法過程中添加了對下一個天線周期目標(biāo)的預(yù)測以保證對目標(biāo)的模型進(jìn)行預(yù) 測 。
【專利摘要】本發(fā)明為一種采用角度預(yù)測值修正的被動探測目標(biāo)跟蹤方法，主要針對被動探測目標(biāo)純角度跟蹤算法，考慮對目標(biāo)的角度跟蹤為非線性模型，對滑窗最小二乘算法進(jìn)行了改進(jìn)，并引入了角度預(yù)測值，將預(yù)測值與觀測值進(jìn)行加權(quán)處理，修正用線性跟蹤模型進(jìn)行濾波帶來的模型誤差，較好地實現(xiàn)了對目標(biāo)的角度跟蹤。
【IPC分類】G01S5/00
【公開號】CN105022028
【申請?zhí)枴緾N201510367676
【發(fā)明人】嚴(yán)波, 胡進(jìn), 王謙誠, 臧勤
【申請人】中國船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年6月29日