CN105022028A

CN105022028A - 一种采用角度预测值修正的被动探测目标跟踪方法

Info

Publication number: CN105022028A
Application number: CN201510367676.9A
Authority: CN
Inventors: 严波; 胡进; 王谦诚; 臧勤
Original assignee: 724th Research Institute of CSIC
Current assignee: 724th Research Institute of CSIC
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2015-11-04

Abstract

本发明为一种采用角度预测值修正的被动探测目标跟踪方法，主要针对被动探测目标纯角度跟踪算法，考虑对目标的角度跟踪为非线性模型，对滑窗最小二乘算法进行了改进，并引入了角度预测值，将预测值与观测值进行加权处理，修正用线性跟踪模型进行滤波带来的模型误差，较好地实现了对目标的角度跟踪。

Description

一种采用角度预测值修正的被动探测目标跟踪方法

技术领域

本发明为主要针对被动探测目标纯角度跟踪算法，考虑对目标的角度跟踪为非线性模型，对滑窗最小二乘算法进行了改进，并引入了角度预测值，将预测值与观测值进行加权处理，修正用线性跟踪模型进行滤波带来的模型误差，较好地实现了对目标的角度跟踪。

背景技术

无源定位是指探测站不向目标发射电磁波，仅通过接收辐射源所辐射、反射和散射的电磁波来确定目标的位置。无源定位可克服有源定位的缺点，它不发射信号，通过对目标上发射的电磁信号的搜索、测量和处理得到目标的位置及参数信息，进一步得到目标的航迹，且无源定位具有作用距离远，隐蔽性好的特点，对于提高系统的生存能力具有重要作用。

当前，被动探测方位跟踪算法主要采用平均值法、滑窗平均滤波、最小二乘拟合等方式进行辐射源的方位跟踪。当目标处于静止状态时，上述方法利用对目标的方位进行多次测量取平均的方法以平滑各种因素造成的目标方位的抖动，降低方位测量的均方根误差，具有一定的实际应用效果。但，当目标处于运动状态时，平均值法将造成目标方位的滞后效应，从而影响对目标的测向精度，进而降低被动探测系统的定位精度。同时，由于被动探测的不可预知性，其方位测量不可避免的受到双方天线的相互调制效应等的影响，导致单天线周期内对辐射源目标方位的捕获存在较大的偏差，因而，需要对严重的方位偏离点进行方位修正，以提高系统的测向精度。因此，探寻实用、简便、实时并能够准确估计辐射源目标方位具有重要的应用意义。

本发明对滑窗最小二乘算法进行了改进，引入了角度预测值，将预测值与观测值进行加权处理，修正用线性跟踪模型进行滤波带来的模型误差，较好地实现了对目标的角度跟踪。

发明内容

本技术发明的目的在于提供一种通用被动探测方位跟踪算法。

本技术发明重点解决当目标处于运动状态时，平均值法将造成目标方位的滞后效应，从而影响对目标的测向精度，进而降低被动探测系统的定位精度。同时，由于被动探测的不可预知性，其方位测量不可避免的受到双方天线的相互调制效应等的影响，导致单天线周期内对辐射源目标方位的捕获存在较大的偏差，因而，需要对严重的方位偏离点进行方位修正，以提高系统的测向精度。

实现本技术发明的技术方案为：首先确定被动探测目标纯角度跟踪算法，本方法采用对滑窗最小二乘算法进行了改进，引入了角度预测值，将预测值与观测值进行加权处理，修正用线性跟踪模型进行滤波带来的模型误差，较好地实现了对目标的角度跟踪。首先获取天线周期内辐射源方位，对方位进行修正，存储一定周期的方位、时间，通过最小二乘拟合进行滤波，并对方位预测，用来对方位修正。

本技术发明与现有技术相比，其显著优点为：克服目标处于运动状态时，平均值法将造成目标方位的滞后效应，从而影响对目标的测向精度，进而降低被动探测系统的定位精度。同时，由于被动探测的不可预知性，其方位测量不可避免的受到双方天线的相互调制效应等的影响，导致单天线周期内对辐射源目标方位的捕获存在较大的偏差，对被动探测方位跟踪系统工程设计具有一定的工程实践价值。

附图说明

图1一种采用角度预测值修正的被动探测目标跟踪方法专利实现流程图。

具体实施方式

考虑到方位观测中可能存在粗差或异常值，采用如下的方式进行粗差与异常值的修正：

若目标的速度为v，距离被动探测雷达距离为L，两次天线周期时间间隔Δt，则方位的最大间隔为：若相邻两个天线周期的方位变化大于Δt，考虑到相对目标的变化方位，天线没有截获到全部的脉冲成为最主要的因素。因此，目标的实际方位应该在两次观测结果的中间。

同时，为了保证滤波精度，往往需要保证对目标的模型进行预测，目前实现的算法过程中添加了对下一个天线周期目标的预测，预测值为其中，T为天线扫描周期，k为滑窗最小二乘拟合的角速度。则可用更新当前周期方位d_n的，再进行最小二乘拟合。

本技术发明的实施流程如附图所示，主要分为几部分完成：

(1)获取本天线周期内辐射源方位A_i及其对应的截获时间t_i；

(2)方位修正：用更新当前周期方位d_n；

(3)存储方位、时间，更新采用FIFO方式进行更新处理，考虑到天线可能过正北，还应该对滑窗内的数据进行方位对齐，即以第一个存储方位的方位为基准，不应使得不同天线周期的天线方位大于270°；

(4)最小二乘拟合的算法流程如下所示：

a)初始化天线周期内辐射源到达时间和SumTime＝0，方位和SumAzi＝0；

b)更新上述到达时间和与方位和：n为存储数据长度；

c)获取其均值AverageTime＝SumTime/n，AverageAzi＝SumAzi/n；

d)获取最小二乘系数：

L T X = Σ_{i = 0}^{n} (t_{i} - A v e r a g e T i m e) * (A_{i} - A v e r a g e A z i),

L T T = Σ_{i = 0}^{n} (t_{i} - A v e r a g e T i m e) * (t_{i} - A v e r a g e T i m e);

e)方位输出：

如果LTT＜10^-6，则输出角度α_i＝A_i，其中A_i为辐射源本周期的方位；如果LTT≥10⁶，则b＝LTX/LTT，a＝AverageAzi-b*AverageTime，输出角度α_i＝a+b*t_i；

(5)预测值计算：

d_{n + 1}^{p} = d_{n} + k * T .

Claims

1.一种采用角度预测值修正的被动探测目标跟踪方法，其特征为：对滑窗最小二乘进行改进，并引入角度预测值，将预测值与观测值进行加权处理，修正用线性跟踪模型进行滤波带来的模型误差。

2.一种根据权利要求1所述的采用角度预测值修正的被动探测目标跟踪方法，其特征在于所述引入角度预测值：对方位观测中存在的粗差或异常值进行修正，同时为了保证滤波精度，在算法过程中添加了对下一个天线周期目标的预测以保证对目标的模型进行预测。