基于參數(shù)與信道優(yōu)化的民用航空目標(biāo)監(jiān)視方法研究.pdf

1、民用航空規(guī)模的快速增長，導(dǎo)致監(jiān)視信號干擾的大量引入、通信鏈路阻塞和目標(biāo)多樣性的增加，使得民用空域目標(biāo)監(jiān)視變得更加困難，民用航空多種目標(biāo)監(jiān)視問題亟待解決。本文基于廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）方法，以協(xié)同目標(biāo)和非協(xié)同目標(biāo)監(jiān)視問題為出發(fā)點(diǎn)，對協(xié)同目標(biāo)監(jiān)視定位與跟蹤、非協(xié)同目標(biāo)監(jiān)視和復(fù)雜空域中混合目標(biāo)監(jiān)視方法開展了研究。
　　針對監(jiān)視數(shù)據(jù)完備性缺失和數(shù)據(jù)異常問題，提出了一種多參數(shù)優(yōu)化的自適應(yīng)組合濾波算法。該算法以當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型的 Kal

2、man濾波為基礎(chǔ)，結(jié)合異常值辨識、插值濾波、機(jī)動(dòng)頻率和加速度方差調(diào)整方法，通過優(yōu)化新信息的方差、噪聲方差的機(jī)動(dòng)頻率、速度估計(jì)偏差，實(shí)現(xiàn)濾波增益、機(jī)動(dòng)頻率與加速度方差的動(dòng)態(tài)調(diào)整。仿真結(jié)果表明，所提算法能自動(dòng)識別異常值、平滑目標(biāo)航跡，相比當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型算法，定位精度更高，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)跟蹤與航跡預(yù)測。
　　針對現(xiàn)有空空監(jiān)視體制中空中防撞系統(tǒng)（TCAS）和 ADS-B不能實(shí)現(xiàn)非協(xié)同目標(biāo)監(jiān)視問題，提出了基于隨機(jī)BPSK信號調(diào)制、TOA定位模型的

3、ADS-B信道雷達(dá)監(jiān)視體制。在自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視體制基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種單發(fā)四收的雷達(dá)組成模型，優(yōu)化設(shè)計(jì)ADS-B信號的發(fā)射脈沖長度并引入隨機(jī)BPSK調(diào)制方式，得到一種相異于現(xiàn)有民用航空監(jiān)視技術(shù)的 ADS-B信道雷達(dá)信號體制。研究了 ADS-B信道雷達(dá)基于TOA監(jiān)視定位模型，理論計(jì)算了ADS-B信道雷達(dá)的作用距離，所設(shè)計(jì)的信道雷達(dá)對民航客機(jī)的監(jiān)視距離可達(dá)8.3海里，滿足空空監(jiān)視的需求。在初始狀態(tài)未知的條件下，開展了基于粒子濾波的ADS-B信道雷

4、達(dá)對空空監(jiān)視目標(biāo)快速跟蹤問題的研究。通過仿真分析，該算法比EKF收斂速度更快、定位精度更高。
　　基于上述兩個(gè)研究成果，針對復(fù)雜環(huán)境中協(xié)同目標(biāo)和非協(xié)同目標(biāo)監(jiān)視問題，通過優(yōu)化現(xiàn)有協(xié)同監(jiān)視系統(tǒng)信道參數(shù)，增加對非協(xié)同目標(biāo)監(jiān)視功能基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種信道共用的混合監(jiān)視系統(tǒng)，提出了基于信道占據(jù)分時(shí)控制的混合目標(biāo)監(jiān)視方法。根據(jù)混合監(jiān)視系統(tǒng)的三子系統(tǒng)監(jiān)視原理，將混合目標(biāo)監(jiān)視問題轉(zhuǎn)換為各子系統(tǒng)對信道占據(jù)分時(shí)復(fù)用的控制問題，推導(dǎo)出信道占據(jù)與發(fā)射占空比數(shù)