基于空基多平台的机动目标被动定位与跟踪研究

中图分类号：TN953论文编号：10006SY0302541硕士学位论文基于空基多平台的机动目标被动定位与跟踪研究作者姓名范小军学科专业交通信息工程及控制指导教师刘锋副教授培养院系电子信息工程学院TheResearchonPassiveLocationandTrackingofManeuveringTargetBasedonMulti-airbornePlatformsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：FanXiaojunSupervisor：Vice-Pro.LiuFengSchoolofElectronic&InformationEngineeringBeihangUniversity,Beijing,China中图分类号：TN953论文编号：10006SY0302541硕士学位论文（基于空基多平台的机动目标被动定位与跟踪研究）作者姓名范小军申请学位级别工学硕士指导教师姓名刘锋职称副教授学科专业交通信息工程及控制研究方向机动目标跟踪学习时间自2003年9月15日起至2006年4月2日止论文提交日期2006年2月28日论文答辩日期2006年3月1日学位授予单位北京航空航天大学学位授予日期年月日关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京航空航天大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本人完全同意北京航空航天大学有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日摘要摘要传统的无源定位（即被动定位）方法一般是固定基站对移动目标的定位，或者是机载单站对地面固定目标的定位。随着多平台组网技术的发展，空基多平台联合作战将成为可能。研究基于空基多平台的无源定位与跟踪方法成为新的研究热点。本文研究的是基于空基多平台的机动目标被动定位与跟踪问题。论文的主要工作如下：1、针对空中机动目标的被动定位跟踪问题，基于空基多平台系统提出了一种先用静态估计理论对空中目标进行昀小二乘估计，再采用基于“当前”统计模型的自适应滤波算法进行滤波处理的方法。仿真结果表明该算法并与原昀小二乘估计与卡尔曼滤波相结合的算法相比提高了对机动目标的跟踪性能。2、在“当前”统计模型（CurrentStatistical,CS）的基础上，提出了一种改进的机动目标自适应跟踪算法STF-CS。该算法通过引入强跟踪滤波器（StrongTrackingFilter,STF）的渐消因子，实时调节滤波器增益，增强了系统对突发机动的自适应跟踪能力，同时保留了“当前”统计模型跟踪算法对一般机动目标跟踪精度高的特点。3、采用带渐消因子的“当前”统计模型与匀速运动模型进行交互，设计了一种自适应的机动目标跟踪的交互式多模型算法。“当前”统计模型具有对一般机动目标跟踪精度高的特点，通过渐消因子的引入增强了该模型对突发机动的自适应跟踪能力，同时通过与匀速（CV）模型的交互保证了对非机动目标的跟踪性能。本文对被动跟踪系统的昀重要部分——跟踪算法进行了深入研究，将雷达跟踪领域的“当前”统计模型引入到被动跟踪领域，并对其进行改进，设计新的多模型算法。本文所提出的单模型和多模型算法对主动跟踪和被动跟踪都具有较好的应用前景。关键词：机动目标跟踪，被动定位，“当前”统计模型，强跟踪滤波器，交互式多模型I北京航空航天大学硕士学位论文AbstractConventionalpassivelocationandtrackingmethodsmostlyfocusonthetrackingofthemobilitytargetsbasedonfixedstation,orlocationofthefixedtargetsbasedonsingleair-bornstation.Alongwiththedevelopmentofthenetworktechnologybasedonmultipleplatforms,thecombinedoperationsbasedonmutipleair-bornplatformswillbepossible.Thisthesisfocusesonthetrackingandlocationofmaneuveringtargetsbasedonmutipleair-bornplatforms.Themaincontributionsareasfollows:1.Consideringtheproblemofpassivetrackingandlocationofairmaneuveringtarget,amethodofcombiningtheleastsquaresestimationandthe“current”statisticalmodelispresented.Theexpressionsfortheleastsquaresestimationoftargetlocationwasderivedbythestaticestimationtheoryatfirst.ThentheadaptiveKalmanfilterbasedon“current”statisticalmodelwasusedtoimprovethelocationaccuracy.Thesimulationresultsshowthatthismethodisbetterthantheprimaryonewhentrackingthemaneuveringtargets.2.AnimprovedadaptivemaneuveringtargettrackingalgorithmSTF-CSispresentedbasedonthe“current”statisticalmodel(CS).ByintroducingafadingfactorofStrongTrackingFilter(STF),thisalgorithmimprovestheadaptivetrackingperformancegreatlywhenthereisasuddenmaneuver,andhasthesamehighprecisiontotrackcommonmaneuveringtargetsasthe“current”statisticalmodelandadaptivetrackingalgorithm.3.AnadaptiveIMMalgorithmfortrackingmaneuveringtargetisproposed,whichusesaCS(CurrentStatistical)modelwithafadingfactorandaCV(ConstantVelocity)modelforinteraction.TheCSmodelitselfhasahighprecisionwhentrackingcommonmaneuveringtarget,itsabilityoftrackingasuddenmaneuveringtargethasbeenimprovedbyintroducingafadingfactorofStrongTrackingFilter(STF),andthehighprecisiontotracknonmaneuveringtargetscanbeensuredbyinteractingwiththeCVmodel.Thispaperfocusesonthetrackingalgorithminthepassivetrackingsystem.Introducethe“current”statisticmodeltothepassivetrackingfield,andimproveit,designanewmultiplemodlealgorithm.Thesingle-modlealgorithmandmultiple-modlealgorithminthispaperhasagoodapplicationforegroundinthefieldofbothradertrackingandpassiveAbstracttracking.Keywords:maneuveringtargettracking,passivelocation,“current”statisticalmodel,strongtrackingfilter,IMM(InteractingMultipleModel)III北京航空航天大学硕士学位论文目录第一章绪论..............................................................................................................................11.1引言.............................................................................................................................11.2国内外研究现状.........................................................................................................11.2.1无源定位研究现状.............................................................................................................11.2.2机动目标跟踪单模型算法研究现状.................................................................................41.2.3机动目标跟踪多模型算法研究现状.................................................................................71.3本文的主要工作和结构安排.....................................................................................9第二章机动目标跟踪.............................................................................................................112.1机动目标跟踪的基本原理........................................................................................112.2卡尔曼滤波方法.............................................................................