一種純方位雙機(jī)協(xié)同目標(biāo)跟蹤定位路徑規(guī)劃方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種純方位雙機(jī)協(xié)同目標(biāo)跟蹤定位路徑規(guī)劃方法，針對純方位雙機(jī)協(xié)同三維目標(biāo)跟蹤定位路徑規(guī)劃問題提出基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器（EKF）和定位精度幾何分布（GDOP）的優(yōu)化算法。在建立雙機(jī)協(xié)同被動(dòng)跟蹤EKF的基礎(chǔ)上分別建立交互信息與協(xié)方差控制指標(biāo)函數(shù)。為了克服基于EKF指標(biāo)函數(shù)對目標(biāo)模型的過度依賴，從目標(biāo)定位角度建立了基于GDOP的指標(biāo)函數(shù)。綜合基于EKF和GDOP的指標(biāo)函數(shù)，考慮約束條件建立了標(biāo)準(zhǔn)形式的雙機(jī)協(xié)同路徑規(guī)劃模型，并給出了具體的模型求解步驟。所提方法實(shí)現(xiàn)了傳感器觀測、優(yōu)化指標(biāo)建立及路徑規(guī)劃解算的閉環(huán)，有效提高雙機(jī)對非機(jī)動(dòng)和機(jī)動(dòng)輻射源跟蹤定位能力，最終提高雙機(jī)協(xié)同無源跟蹤定位的精度。
【專利說明】一種純方位雙機(jī)協(xié)同目標(biāo)跟蹤定位路徑規(guī)劃方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信息【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種純方位雙機(jī)協(xié)同目標(biāo)跟蹤定位路徑規(guī)劃方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電子對抗、隱身飛機(jī)、反輻射導(dǎo)彈等雷達(dá)對抗手段的快速發(fā)展使得以主動(dòng)雷達(dá)為代表的有源定位系統(tǒng)受到的威脅越來越嚴(yán)重。相對于有源定位系統(tǒng)，無源觀測系統(tǒng)由于不向外輻射電磁信號(hào)而是通過獲取目標(biāo)輻射的可見光、紅外或電磁信號(hào)對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤定位，因此具有隱蔽性好、生存能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]無源觀測系統(tǒng)只能報(bào)告目標(biāo)的到達(dá)方位和到達(dá)時(shí)間，特別是在復(fù)雜電磁環(huán)境條件下，到達(dá)方位幾乎成為唯一可靠的輻射源信號(hào)參數(shù)。純方位目標(biāo)單站目標(biāo)跟蹤與定位理論研究表明，跟蹤定位的效果與觀測站的運(yùn)動(dòng)軌跡密切相關(guān)。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于目標(biāo)機(jī)動(dòng)階次的加速度進(jìn)行機(jī)動(dòng)。純方位多站目標(biāo)跟蹤與定位理論研究也發(fā)現(xiàn)，對于固定的觀測站而言，多站與目標(biāo)之間形成的幾何構(gòu)型對跟蹤定位的精度影響顯著，擴(kuò)展到運(yùn)動(dòng)的觀測站，則需要對觀測站的運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行合理規(guī)劃，才能獲得聞的跟蹤定位精度。
[0004]雙機(jī)協(xié)同是空戰(zhàn)中常用的編隊(duì)方式，雙機(jī)組成的純方位無源跟蹤定位系統(tǒng)由于設(shè)備相對簡單、技術(shù)相對成熟而應(yīng)用廣泛。目前關(guān)于雙機(jī)協(xié)同純方位無源跟蹤定位系統(tǒng)跟蹤定位精度分析的研究較多，而運(yùn)用跟蹤定位精度分析結(jié)論指導(dǎo)雙機(jī)飛行路徑規(guī)劃的研究則鮮見報(bào)道。這實(shí)際上只解決了信息的獲取問題而忽視了信息的運(yùn)用問題，如果能夠?qū)⒏櫠ㄎ痪确治鼋Y(jié)論指導(dǎo)雙機(jī)飛行路徑規(guī)劃，形成信息獲取與運(yùn)用的閉環(huán)系統(tǒng)，無疑對提高雙機(jī)協(xié)同無源跟蹤定位效果具有重要的作用。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種純方位雙機(jī)協(xié)同目標(biāo)跟蹤定位路徑規(guī)劃方法，用以解決運(yùn)動(dòng)輻射源的跟蹤定位問題，重點(diǎn)研究了利用擴(kuò)展卡爾曼濾波器(Extended KalmanFilter, EKF)與目標(biāo)定位精度的幾何分布(GeometricalDilutionofPrecisionjDOP)建立優(yōu)化指標(biāo)函數(shù)對雙機(jī)飛行路徑規(guī)劃以獲得高精度的目標(biāo)跟蹤定位效果。其技術(shù)方案如下:
[0006]一種純方位雙機(jī)協(xié)同目標(biāo)跟蹤定位路徑規(guī)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(jī)對目標(biāo)方位角和俯仰角的探測，給出觀測向量
Z = Itpl Q1 f, ft]T，同時(shí)提供雙機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)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(hào)“T”
表示矩陣的轉(zhuǎn)置運(yùn)算，具體為:[0008]雙機(jī)組成的僅有角度的量測方程為
[0009]
【權(quán)利要求】
1.ー種純方位雙機(jī)協(xié)同目標(biāo)跟蹤定位路徑規(guī)劃方法，其特征在于，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(jī)對目標(biāo)方位角和俯仰角的探測，給出觀測向量Z = ^pl Q1 {p2?同時(shí)提供雙機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)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(hào)“T”表示矩陣的轉(zhuǎn)置運(yùn)算，具體為: 雙機(jī)組成的僅有角度的量測方程為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純方位雙機(jī)協(xié)同目標(biāo)跟蹤定位路徑規(guī)劃方法，其特征在干，所述集中式處理過程具體包括以下步驟: 步驟I建立基于EKF的路徑規(guī)劃指標(biāo)函數(shù)； 從目標(biāo)跟蹤的角度，利用EKF流程中包含的新息更新關(guān)系建立交互信息指標(biāo)函數(shù)與協(xié)方差控制指標(biāo)函數(shù)；步驟2建立基于GDOP的雙機(jī)路徑規(guī)劃指標(biāo)函數(shù)； 從目標(biāo)定位的角度，利用雙機(jī)協(xié)同目標(biāo)定位的GDOP理論建立GDOP指標(biāo)函數(shù)； 步驟3建立標(biāo)準(zhǔn)形式的雙機(jī)協(xié)同路徑規(guī)劃模型； 根據(jù)約束條件和指標(biāo)函數(shù)建立標(biāo)準(zhǔn)形式的雙機(jī)協(xié)同路徑規(guī)劃模型； 步驟4純方位雙機(jī)協(xié)同路徑規(guī)劃算法。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的純方位雙機(jī)協(xié)同目標(biāo)跟蹤定位路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述的基于EKF的路徑規(guī)劃指標(biāo)函數(shù)建立過程如下: 目標(biāo)動(dòng)態(tài)模型為
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的純方位雙機(jī)協(xié)同目標(biāo)跟蹤定位路徑規(guī)劃方法，其特征在于，基于⑶OP的路徑規(guī)劃指標(biāo)函數(shù)建立過程如下: 首先給出純方位雙機(jī)協(xié)同目標(biāo)定位模型:
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的純方位雙機(jī)協(xié)同目標(biāo)跟蹤定位路徑規(guī)劃方法，其特征在于，標(biāo)準(zhǔn)形式的雙機(jī)協(xié)同路徑規(guī)劃模型如下:
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的純方位雙機(jī)協(xié)同目標(biāo)跟蹤定位路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述純方位雙機(jī)協(xié)同路徑規(guī)劃算法包括以下步驟: 步驟1:初始化雙機(jī)自身的位置誤差方差
【文檔編號(hào)】G01S5/00GK103499809SQ201310454437
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)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(xué)