一種純方位雙機協同目標跟蹤定位路徑規劃方法
2023-07-08 01:58:26
一種純方位雙機協同目標跟蹤定位路徑規劃方法
【專利摘要】本發明公開了一種純方位雙機協同目標跟蹤定位路徑規劃方法，針對純方位雙機協同三維目標跟蹤定位路徑規劃問題提出基於擴展卡爾曼濾波器（EKF）和定位精度幾何分布（GDOP）的優化算法。在建立雙機協同被動跟蹤EKF的基礎上分別建立交互信息與協方差控制指標函數。為了克服基於EKF指標函數對目標模型的過度依賴，從目標定位角度建立了基於GDOP的指標函數。綜合基於EKF和GDOP的指標函數，考慮約束條件建立了標準形式的雙機協同路徑規劃模型，並給出了具體的模型求解步驟。所提方法實現了傳感器觀測、優化指標建立及路徑規劃解算的閉環，有效提高雙機對非機動和機動輻射源跟蹤定位能力，最終提高雙機協同無源跟蹤定位的精度。
【專利說明】一種純方位雙機協同目標跟蹤定位路徑規劃方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於信息【技術領域】，涉及一種純方位雙機協同目標跟蹤定位路徑規劃方法。
【背景技術】
[0002]電子對抗、隱身飛機、反輻射飛彈等雷達對抗手段的快速發展使得以主動雷達為代表的有源定位系統受到的威脅越來越嚴重。相對於有源定位系統，無源觀測系統由於不向外輻射電磁信號而是通過獲取目標輻射的可見光、紅外或電磁信號對目標進行跟蹤定位，因此具有隱蔽性好、生存能力強等優點。
[0003]無源觀測系統只能報告目標的到達方位和到達時間，特別是在複雜電磁環境條件下，到達方位幾乎成為唯一可靠的輻射源信號參數。純方位目標單站目標跟蹤與定位理論研究表明，跟蹤定位的效果與觀測站的運動軌跡密切相關。通常情況下為了獲得較高的跟蹤定位精度需要觀測站以高於目標機動階次的加速度進行機動。純方位多站目標跟蹤與定位理論研究也發現，對於固定的觀測站而言，多站與目標之間形成的幾何構型對跟蹤定位的精度影響顯著，擴展到運動的觀測站，則需要對觀測站的運動路徑進行合理規劃，才能獲得聞的跟蹤定位精度。
[0004]雙機協同是空戰中常用的編隊方式，雙機組成的純方位無源跟蹤定位系統由於設備相對簡單、技術相對成熟而應用廣泛。目前關於雙機協同純方位無源跟蹤定位系統跟蹤定位精度分析的研究較多，而運用跟蹤定位精度分析結論指導雙機飛行路徑規劃的研究則鮮見報導。這實際上只解決了信息的獲取問題而忽視了信息的運用問題，如果能夠將跟蹤定位精度分析結論指導雙機飛行路徑規劃，形成信息獲取與運用的閉環系統，無疑對提高雙機協同無源跟蹤定位效果具有重要的作用。`
【發明內容】
[0005]為了克服現有技術中的缺陷，本發明提供一種純方位雙機協同目標跟蹤定位路徑規劃方法，用以解決運動輻射源的跟蹤定位問題，重點研究了利用擴展卡爾曼濾波器(Extended KalmanFilter, EKF)與目標定位精度的幾何分布(GeometricalDilutionofPrecisionjDOP)建立優化指標函數對雙機飛行路徑規劃以獲得高精度的目標跟蹤定位效果。其技術方案如下:
[0006]一種純方位雙機協同目標跟蹤定位路徑規劃方法，包括觀測過程和集中式處理過程:
[0007]所述觀測過程主要完成雙機對目標方位角和俯仰角的探測，給出觀測向量
Z = Itpl Q1 f, ft]T，同時提供雙機的運動狀態X =[4 J1 ^ V1 iJT 、
-?=? zI°其中Xi, yi; Zi表不位置信息，表不速度信息,符號「T」
表示矩陣的轉置運算，具體為:[0008]雙機組成的僅有角度的量測方程為
[0009]
【權利要求】
1.ー種純方位雙機協同目標跟蹤定位路徑規劃方法，其特徵在於，包括觀測過程和集中式處理過程: 所述觀測過程主要完成雙機對目標方位角和俯仰角的探測，給出觀測向量Z = ^pl Q1 {p2?同時提供雙機的運動狀態yt Z1 X1 P1 ijT、X=Ix2 y2 zI X2 % 4]T，其中Xi, y。Zi表示位置信息，i?,，允，も表示速度信息，符號「T」表示矩陣的轉置運算，具體為: 雙機組成的僅有角度的量測方程為
2.根據權利要求1所述的純方位雙機協同目標跟蹤定位路徑規劃方法，其特徵在幹，所述集中式處理過程具體包括以下步驟: 步驟I建立基於EKF的路徑規劃指標函數； 從目標跟蹤的角度，利用EKF流程中包含的新息更新關係建立交互信息指標函數與協方差控制指標函數；步驟2建立基於GDOP的雙機路徑規劃指標函數； 從目標定位的角度，利用雙機協同目標定位的GDOP理論建立GDOP指標函數； 步驟3建立標準形式的雙機協同路徑規劃模型； 根據約束條件和指標函數建立標準形式的雙機協同路徑規劃模型； 步驟4純方位雙機協同路徑規划算法。
3.根據權利要求2所述的純方位雙機協同目標跟蹤定位路徑規劃方法，其特徵在於，所述的基於EKF的路徑規劃指標函數建立過程如下: 目標動態模型為
4.根據權利要求2所述的純方位雙機協同目標跟蹤定位路徑規劃方法，其特徵在於，基於⑶OP的路徑規劃指標函數建立過程如下: 首先給出純方位雙機協同目標定位模型:
5.根據權利要求2所述的純方位雙機協同目標跟蹤定位路徑規劃方法，其特徵在於，標準形式的雙機協同路徑規劃模型如下:
6.根據權利要求2所述的純方位雙機協同目標跟蹤定位路徑規劃方法，其特徵在於，所述純方位雙機協同路徑規划算法包括以下步驟: 步驟1:初始化雙機自身的位置誤差方差
【文檔編號】G01S5/00GK103499809SQ201310454437
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】方洋旺, 高翔, 肖冰松, 張磊, 雍霄駒, 柴棟 申請人:中國人民解放軍空軍工程大學