近程多基地雷達(dá)探測系統(tǒng)中快速跟蹤方法研究.pdf

1、本文較系統(tǒng)地研究了近程多基地雷達(dá)探測系統(tǒng)對高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行精確跟蹤的幾個(gè)關(guān)鍵問題。計(jì)算周期短、實(shí)時(shí)性強(qiáng)是近程跟蹤系統(tǒng)最典型的特點(diǎn)，快速跟蹤方法的研究可以促進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和深入發(fā)展。 針對近程多基地雷達(dá)探測系統(tǒng)中具有高實(shí)時(shí)性要求的狀態(tài)估計(jì)問題，本文在擴(kuò)展kalman曼濾波器(EKF)的基礎(chǔ)上提出了并行擴(kuò)展kalman濾波(PEKF)算法，將三維加速度矢量引入到目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型中，并采用并行處理機(jī)制，將關(guān)于目標(biāo)位置和速度的高維迭代

2、濾波過程拆成兩個(gè)并行的低維子濾波進(jìn)程。為了保證雙進(jìn)程的并行實(shí)時(shí)性，PEKF的速度濾波子進(jìn)程采用目標(biāo)當(dāng)前位置的預(yù)測值作為輸入以估計(jì)目標(biāo)的當(dāng)前速度。仿真結(jié)果表明，即使被賦予很差的初值，PEKF仍然能夠精確估計(jì)到具有高加速度機(jī)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)，跟蹤過程能夠迅速收斂并保持穩(wěn)定。 針對提高多基地雷達(dá)網(wǎng)較大空域探測性能的問題，本文基于根據(jù)空域分割機(jī)制優(yōu)化傳感器布局后的多基地雷達(dá)網(wǎng)提出了可變觀測自適應(yīng)跟蹤算法(VOAT)。VOAT引入了

3、觀測分布矩陣，在目標(biāo)跟蹤的計(jì)算過程中，根據(jù)機(jī)動(dòng)目標(biāo)當(dāng)前的位置估計(jì)，確定其所在的子空域，并自適應(yīng)調(diào)整觀測方程組，剔除測量精度比較差的觀測方程，保留高測量精度的觀測方程。仿真結(jié)果表明，VOAT不僅能保證狀態(tài)估計(jì)的精度還能降低觀測方程組的維數(shù)，提高了機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤的精確性和實(shí)時(shí)性。 針對雜波環(huán)境下r-R<'S>多基地雷達(dá)系統(tǒng)跟蹤多機(jī)動(dòng)目標(biāo)時(shí)的初始航跡計(jì)算問題，本文提出了一種融合距離和信息和多普勒速度信息的快速初始航跡算法，使用觀測組合預(yù)

4、處理模塊和航跡跟蹤門大量剔除冗余組合，使用S-D分配算法選擇最小代價(jià)量測組合，計(jì)算航跡初值點(diǎn)，使用并行擴(kuò)展卡爾曼濾波算法進(jìn)行確定目標(biāo)的狀態(tài)跟蹤，并提出將多個(gè)目標(biāo)的跟蹤進(jìn)程和S-D分配進(jìn)程并行化以提高算法的實(shí)時(shí)性。數(shù)值仿真分析表明，本文提出的算法不僅能快速跟蹤到多目標(biāo)的初始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而且具有很好的收斂特性和穩(wěn)定性，適合跟蹤近距離多高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)的初始航跡。 針對近程多基地雷達(dá)多目標(biāo)跟蹤中“量測-航跡”關(guān)聯(lián)問題，本文提出了一種基于并行

5、處理機(jī)制的快速跟蹤算法，用于跟蹤雜波環(huán)境下多個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的機(jī)動(dòng)目標(biāo)。該算法將整個(gè)觀測數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)過程拆分成若干個(gè)并行子關(guān)聯(lián)進(jìn)程，采用并行擴(kuò)展kalman濾波算法，同時(shí)對融合了前端距離和觀測與多普勒速度觀測的MSJPDA擬測值進(jìn)行迭代濾波。每個(gè)確定目標(biāo)的條件概率計(jì)算過程被拆分為N(接收機(jī)數(shù)目)個(gè)并行子進(jìn)程，且能擴(kuò)展到多目標(biāo)情況。仿真結(jié)果表明，該算法不僅能夠在雜波中有效地跟蹤多個(gè)機(jī)動(dòng)目標(biāo)，而且跟蹤過程能夠迅速收斂到較高精度并保持穩(wěn)定，其并行處理