一种用于多目标无源定位与跟踪的虚假点去除方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机载航电综合领域，属于多平台传感器信息融合协同探测技术，主要 提出了利用多重门限以及航迹关联相结合的方式进行多目标无源定位与跟踪，适用于多机 或多平台协同多目标无源定位与跟踪过程中虚假点的去除。
【背景技术】
[0002] 使用雷达、激光、声纳等有源设备对目标进行定位的方法，称为有源定位，它具有 全天候、高精度等优点。但有源定位系统靠的是发射大功率信号，这样很容易暴露自己，从 而遭受到对方电子干扰的软杀伤和反辐射导弹(ARM)等硬杀伤武器的攻击，使定位精度受 到很大影响，甚至影响到系统自身的安全。利用目标有意和无意的辐射来进行定位的方式 称为辐射源无源定位。它通过对目标辐射源信号的截获、测量获得目标的位置和航迹。这种 定位方法具有作用距离远，隐蔽性好等优点。
[0003] 随着航空技术和军用电子技术的飞速发展，电子战在现代战争中的地位和作用不 断提高。从近年来发生的多次高科技局部战争可以看出：围绕雷达的电子干扰/抗干扰、反 辐射导弹的应用、低空突防技术的发展、隐身技术，这四大威胁给雷达主动探测定位带来了 一系列的新的挑战。在越来越强调隐蔽攻击和硬杀伤的发展趋势下，采用被动方式工作的 无源定位方法，越来越受到重视。因此，无源定位逐渐成为机载对地/对空/对海攻击、现代 一体化防空系统以及对付隐身目标的预警系统的重要组成部分，对于提高武器系统在电子 战环境下的生存能力和作战能力具有十分重要的作用。
[0004] 在多站无源定位与跟踪系统中，由于距离信息的缺失，在多目标的情况下，就会产 生如何有效地消除虚假目标的问题。这个问题是这样产生的：下面以两个平台为例进行说 明，假设在某一时刻存在着两个目标，平台A获得两个观测值分别是A1和A2,平台B获得两个 观测值分别是B1和B2,定位过程需要联合平台A和平台B的量测才能计算出目标的位置，由 观测量所计算出的目标点数为：（A1，B1)，(A1，B2)，(A2，B1)，(A2，B2)。
[0005] 由此可知，解算得到的目标点数远远大于实际的目标点数，即存在虚假目标点的 情况。同时，虚假点的数目还会随着目标数与平台数的增多而增多。这种情况如果得不到有 效消除，会在无源定位与跟踪解算的过程中生成大量虚假航迹。因此，必须寻求一种有效的 方法，使之能够解决多目标情况下多平台无源定位与跟踪时的虚假目标点去除问题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种用于多目标无源定位与跟踪的虚假点去除方法，能够 有效去除多目标无源定位与跟踪解算过程时产生的虚假点的方法，进而避免生成大量的虚 假航迹。
[0007] 本发明的发明目的通过以下技术方案实现：
[0008] -种用于多目标无源定位与跟踪的虚假点去除方法，包含以下步骤：
[0009] 步骤一、利用测向交叉定位原理对二个平台获取的点迹进行计算，求出所有可能 目标点迹；
[0010]步骤二、计算所有可能目标点迹到三个平台的角度测量线的距离，选出到三个平 台的角度测量线的距离都小于门限的可能目标点迹作为可能真实点迹；
[0011]步骤三、计算可能真实点迹到三个平台的角度测量线的距离之和，并对距离之和 进行排序，根据可能的目标数目η选出距离之和最小的η个点迹，作为真实目标的测量点迹；
[0012] 步骤四、利用最近邻数据关联方法将真实目标的测量点迹与固定航迹、暂时航迹 进行关联，以及根据一定的航迹起始、删除规则进行航迹的起始以及删除。
[0013] 优选地，所述步骤一，选择二个距离最远的平台进行可能目标点迹的计算。
[0014] 优选地，所述门限的定义如下：
[0015]
[0016] 其中，R为可能目标点迹到各个平台的角度测量线的距离，x，y，z为可能目标点迹 在直角坐标系中的坐标，Xsl，y sl，Zsl为各个平台在直角坐标系中的坐标，为平台 的俯仰角和方位角测量方差，其中i = 1，2，3。
[0017] 优选地，所述航迹起始、删除规则为：
[0018] -、当一帧扫描完成，先将真实目标的测量点迹与各固定航迹进行关联，对关联成 功的真实目标的测量点迹进行滤波处理并更新固定航迹档案;然后将与固定航迹关联不成 功的真实目标的测量点迹与各暂时航迹进行关联，利用关联成功的真实目标的测量点迹更 新暂时航迹数据;再后将与暂时航迹关联不成功的真实目标的测量点迹与上一帧的孤立点 迹进行关联，起始新的暂时航迹;最后剩余点迹成为这一帧的孤立点迹；
[0019] 二、观察相邻的4个帧，若暂时航迹有3次相关成功，则这条暂时航迹提升为固定航 迹；
[0020] 三、当固定航迹满足以下任一一个条件，就删除航迹：
[0021 ]条件之一:固定航迹若连续3帧相关联失败则认为该航迹消亡；
[0022] 条件之二:固定航迹在空域外则认为该航迹消亡。
[0023] 本发明的有益效果为:本发明将多重门限技术与数据关联方法相结合实现虚假点 的删除，由于利用多重门限技术删除了大部分的虚假点，减小了后续数据关联时的数据处 理计算量，减小最后生成的虚假航迹的概率，工程可实现性强。
【附图说明】
[0024]以下将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0025]图1是测向交叉定位原理；
[0026]图2是定位点到测量线的距离的计算原理图；
[0027] 图3为场景1无源定位目标滤波跟踪结果，左侧为载机运动轨迹，右侧为目标真实 运动轨迹和无源定位算法解算出的目标运动轨迹的对比。
[0028] 图4为场景2无源定位目标滤波跟踪结果，右侧为目标真实运动轨迹和无源定位算 法解算出的目标运动轨迹的对比。
[0029] 图5为本发明的流程示意图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图对本发明作进一步描述:本实施例在以本发明技术方案为前提下进 行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实 施例。
[0031] 实施例
[0032] 本发明提出的去除多目标无源定位与跟踪解算过程中产生的虚假点的方法，主要 包含利用多重门限去除虚假点以及利用最近邻数据关联方法去除虚假点两个过程。同时减 少平台间的通信及计算量，使用的用于无源定位解算的平台数目为三个，如图5所示，本实 施例包含以下步骤：
[0033]第一步，利用测向交叉定位原理对距离最远的二个平台获取的点迹进行计算，求 出所有可能目标点迹。
[0034]如图1所示。测向交叉定位是利用多个观测站得到的目标相对于观测站的测向线 在空间中相交从而确定目标的位置。不管是在二维空间还是三维空间，只要有两条来自不 同观测站的测向线就可以进行交叉定位而确定目标的位置。以两个观测站为例，在二维空 间中，每个观测站确定一条测向线只需要一个角度即可，而在三维空间中，确定每条测向线 需要两个角度。
[0035]假设平台&、(：2和目标T在同一坐标系下。平台&(Χ1， 71，Ζ1)获取对目标的观测量为 (Φ 1，θ?)，平台C2(X2，y2，Z2)获取对目标的观测量为（Φ 2，02)。根据图1中的几何关系，可得： 对第i个观测站，i = l，2
[0038]由方程（1)、（2)可推出： L0043J 贝 1J
[0044] Ai.X = Ki (6)
[0045] 将两个载机的方程联立，并令A=[Ai Κ2]τ，即
[0046] Α·Χ=Κ (7)
[0047] 若不存在误差，则通过方程组(7)可求得目标的准确位置，但由于测量角度的观测 误差和载机自身定位误差的存在，两条定位线在空间形成异面直线，得不到目标的准确位 置，但可以求方稈组（7)的最小二乘解作为目标的估计位置。
[0048]
[0049] 在几何意义上，由（Φ i，Θ:)确定的射线为载机(^的定位线，由（Φ 2, θ2)确定的射线 为载机C2的定位线，方程组(7)的最小二乘解即为到这两条定位线的距离和最小的点的位 置。当i 2 3时上式同样成立。
[0050] 第二步，计算所有可能目标点迹到三个平台的角度测量线的距离，选出到三个平 台的角度测量线的距离都小于门限的可能目标点迹作为可能真实点迹。
[0051] 门限定义如下：
[0052]
[0053]其中，R为定位点到各个平台角度测量线的距离，x，y，z为目标(有可能为虚假目标 点迹)在直角坐标系中的坐标，xSi，ySi，zsi为相应平台在直角坐标系中的坐标， 为平台的俯仰角和方位角测量方差，其中i = l，2,3。
[0054] 对于解算出的可能目标点迹到各平台的角度测量线的距离的计算作如下说明：
[0055] 设解算出的可能目标点迹在直角坐标系中的坐标为1:(^，5^，~），平台在直角坐 标系中的坐标为1:(^1， 781，281)，平台测得的可能目标点迹的方位及俯仰角分别为（巾1， θ〇,平台、可能目标点迹、角度测量线相互之间的位置关系可参考附图2。
[0056] 由以上条件可得角度测量线的方位向量为《二（COS(G) (僉）.，cos(0i)* sin( Φ i)，sin(9i))，令1 = cos(9i)*cos( Φ i)，m = cos(9i)*sin( Φ i)，n = sin(9i)，角度测量 线的方位向量可写为(/，W，fl) ?
[0057] 角度测量线的方程可写作下式：
[0058]
(9)
[0059]可能目标点迹到角度测量线的距离d计算公式如下：
[0060]
(10 )
[0061]第三步，计算可能真实点迹到三个平台的角度测量线的距离之和，并对距离之和 进行排序，根据可能的目标数目η选出距离之和最小的η个点迹(η为各个平台能够得到的最 小量