航空搜潛浮標(biāo)定位方法研究.pdf

1、自潛艇問世以來,由于潛艇具有隱蔽性好、突擊威力大、對敵方海上及陸基的作戰(zhàn)平臺具有強(qiáng)大的威懾力和攻擊力等的特點,歷來作為海軍兵器的重要組成部分,而受到各國海軍的重視.因而,在對海作戰(zhàn)中,搜索、攻擊敵軍的潛艇力量是一項重要的戰(zhàn)略任務(wù).航空反潛是未來海戰(zhàn)中一種重要的作戰(zhàn)形式,它包括搜潛和攻潛兩個階段.為了提高該軍的航空反潛水平,該軍已初步具備以旋翼飛機(jī)為核心裝備的硬件航空反潛能力,急需構(gòu)建適應(yīng)該軍現(xiàn)役搜、攻潛武器裝備的機(jī)載反潛戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)(T

2、DS),使海軍在航空反潛方面形成強(qiáng)大的戰(zhàn)斗力.搜潛是攻潛的前提,要使反潛武器準(zhǔn)確地命中潛艇目標(biāo),首先應(yīng)該在海洋環(huán)境中獲取潛艇確切的位置和運(yùn)動數(shù)據(jù).在多種搜潛設(shè)備中,主動或被動聲吶浮標(biāo)是能夠在較大范圍水域布防搜潛的主要航空搜潛裝備.一般,載機(jī)可以攜帶幾十枚至上百枚聲吶浮標(biāo),以一定的幾何陣形布放到水中,構(gòu)成多基地搜潛系統(tǒng),由這些傳感器向航空搜潛TDS系統(tǒng)提供源信息.浮標(biāo)的投放位置是設(shè)定的,但隨著在海洋環(huán)境中的隨機(jī)漂移,其位置不斷更新.因此,

3、飛機(jī)對搜潛浮標(biāo)的空間定位,將直接影響飛機(jī)對目標(biāo)的位置和運(yùn)動趨勢的掌握精度.雖然全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)能夠提供高精度的定位信息,但是,GPS在戰(zhàn)時的可靠性和可依賴性將受到限制.因此,該文采用了利用飛機(jī)所能測量的信息對浮標(biāo)定位的方法.根據(jù)飛機(jī)的機(jī)動性,該文構(gòu)造了使飛機(jī)到達(dá)不同點獲取相同的測量信息而實現(xiàn)定位的多基地定位系統(tǒng);依據(jù)機(jī)載有源無源探測器所能獲得的測量量,提出了兩種定位方法:斜距離測量定位法和基于卡爾曼濾波的方位測量定位法.斜距離

4、測量定位中,假設(shè)飛機(jī)在同一高度水平面,經(jīng)過三次間隔時間很短的斜距測量,即可實現(xiàn)對浮標(biāo)的定位.從幾何空間定位的角度看,是由以三個斜距為半徑的圓相交出一點,而確定出浮標(biāo)的二維平面坐標(biāo).與傳統(tǒng)的斜距測量三角形定位方法相比,可以大大減小對飛機(jī)機(jī)動性的限制.該研究證明了所提出方法的可行性,分析了算法所遇到的定位誤差.仿真實驗表明,飛機(jī)與浮標(biāo)的相對位置在一定的估計角度范圍內(nèi),算法均可以收斂到要求的誤差內(nèi),實現(xiàn)遠(yuǎn)距離快速定位.方位測量定位法是在不同位

5、置測得兩個以上的方位面相交出一條定位線,由定位線與水平面的相交點實現(xiàn)二維平面定位.由于測量噪聲和浮標(biāo)的漂移,幾個方位面無法交出一條定位線.為了克服各種誤差因素對定位的影響,該文采用了擴(kuò)展卡爾曼濾波技術(shù),同時為了閏少計算量,提出了一個2狀態(tài)向量的系統(tǒng)模型.該算法包括兩個濾波器,第一個是2狀態(tài)的浮標(biāo)位置估計濾波器,第二個是保證前一個濾波器不發(fā)散的漂移估計濾波器.仿真表明,對于給定的飛行模式和飛機(jī)參數(shù),該算法可以成功地估計浮標(biāo)的位置,并且分析