多觀測(cè)平臺(tái)分布式目標(biāo)定位與跟蹤研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，作戰(zhàn)形式正在向信息化、智能化轉(zhuǎn)變，由于單一觀測(cè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理能力有限、在系統(tǒng)可靠性方面存在缺陷，使得基于多觀測(cè)平臺(tái)的定位與跟蹤技術(shù)逐漸受到研究人員的重視，成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。為增強(qiáng)系統(tǒng)的隱蔽性和抗毀性、提高系統(tǒng)的生存能力，觀測(cè)平臺(tái)之間、觀測(cè)平臺(tái)與融合中心間、觀測(cè)平臺(tái)與火力單元間呈現(xiàn)出更加分散的分布式配置趨勢(shì)。因此，研究基于分布結(jié)構(gòu)的多觀測(cè)平臺(tái)目標(biāo)定位與跟蹤問題具有重要的理論研究意義與工程應(yīng)用價(jià)值。

2、>　　本文在前人的理論研究基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)多觀測(cè)平臺(tái)分布式目標(biāo)定位與跟蹤問題進(jìn)行了進(jìn)一步研究，具體工作和取得的成果簡(jiǎn)要敘述如下:
　　(1)在實(shí)際系統(tǒng)中，觀測(cè)平臺(tái)與融合中心通常采用量化通信，量化誤差的引入必然會(huì)影響目標(biāo)定位與跟蹤精度，受信道容量的限制，不可能通過無止境地提高量化水平降低量化誤差帶來的影響。為解決量化量測(cè)下傳感器量化水平的選取問題，對(duì)于給定的系統(tǒng)濾波方差約束指標(biāo)，設(shè)計(jì)了一種容許量化水平盡可能低的濾波器，給出了

3、一種估計(jì)誤差協(xié)方差系統(tǒng)穩(wěn)定性的條件和當(dāng)前估計(jì)型穩(wěn)態(tài)濾波的線性矩陣不等式(LMI)計(jì)算方法，在于滿足系統(tǒng)估計(jì)誤差方差精度的前提下，可確定盡可能低的量化水平，進(jìn)而降低通信設(shè)備成本。通過仿真算例說明了算法的有效性。
　　(2)在分布式配置下，不可避免地引入了基線測(cè)量誤差，影響著跟蹤精度與火力單元命中概率。針對(duì)在滿足跟蹤精度、命中概率指標(biāo)的前提下，如何設(shè)計(jì)和選取性價(jià)比合理的基線測(cè)量設(shè)備問題，首先研究了給定方差約束下的容許基線測(cè)量誤差，給出

4、了穩(wěn)態(tài)估計(jì)誤差協(xié)方差的收斂條件與一種基于線性矩陣不等式的穩(wěn)態(tài)卡爾曼濾波器設(shè)計(jì)方法;其次，為了優(yōu)化火力單元基線修正的精度指標(biāo)，推導(dǎo)了由基線測(cè)量誤差引起的目標(biāo)現(xiàn)在點(diǎn)定位誤差計(jì)算公式，得到了基線測(cè)量誤差影響下的系統(tǒng)命中概率計(jì)算公式，理論分析與Monte-Carlo仿真表明，與火力單元間的基線測(cè)量精度相比，觀測(cè)平臺(tái)相對(duì)火力單元的基線測(cè)量精度對(duì)命中概率的影響更加顯著。
　　(3)目前在處理多觀測(cè)平臺(tái)目標(biāo)跟蹤問題上，廣泛采用分布式跟蹤集中式融

5、合結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)融合依賴于融合中心，當(dāng)融合中心失效或通信斷鏈，將不可避免的降低跟蹤精度。對(duì)此，本文提出了一種基于多智能體分布式一致的目標(biāo)跟蹤算法，各觀測(cè)平臺(tái)根據(jù)本節(jié)點(diǎn)的觀測(cè)信息得到局部估計(jì)值，再利用鄰居節(jié)點(diǎn)信息修正局部估計(jì)值，使所有觀測(cè)平臺(tái)的估計(jì)結(jié)果達(dá)到動(dòng)態(tài)平均一致。數(shù)值仿真表明本文所提出的算法可以改善估計(jì)精度和一致性，并在不完全量測(cè)情形下表現(xiàn)出更好的魯棒性。
　　(4)針對(duì)傳統(tǒng)的主動(dòng)式跟蹤系統(tǒng)面臨著電子干擾、隱身技術(shù)、反輻射攻擊、

6、低空和超低空突防四大威脅，提出了一種基于全局優(yōu)選策略的交會(huì)式多觀測(cè)平臺(tái)純方位目標(biāo)被動(dòng)定位與跟蹤算法。首先，對(duì)單站的測(cè)角數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間漂移校準(zhǔn)和對(duì)多站異步測(cè)角數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間配準(zhǔn)，然后根據(jù)處理后的測(cè)角信息所構(gòu)成的觀測(cè)射線的相交原理，給出了一種基于兩兩交叉定位的全局優(yōu)選策略。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了基于分布式配置的多觀測(cè)平臺(tái)純方位目標(biāo)定位與跟蹤估計(jì)算法。蒙特卡洛仿真表明，所提出的基于全局優(yōu)選策略的觀測(cè)平臺(tái)純方位目標(biāo)定位與跟蹤估計(jì)算法，相比較傳統(tǒng)的交叉定