一种纯方位双机协同目标跟踪定位路径规划方法
【专利摘要】本发明公开了一种纯方位双机协同目标跟踪定位路径规划方法，针对纯方位双机协同三维目标跟踪定位路径规划问题提出基于扩展卡尔曼滤波器（EKF）和定位精度几何分布（GDOP）的优化算法。在建立双机协同被动跟踪EKF的基础上分别建立交互信息与协方差控制指标函数。为了克服基于EKF指标函数对目标模型的过度依赖，从目标定位角度建立了基于GDOP的指标函数。综合基于EKF和GDOP的指标函数，考虑约束条件建立了标准形式的双机协同路径规划模型，并给出了具体的模型求解步骤。所提方法实现了传感器观测、优化指标建立及路径规划解算的闭环，有效提高双机对非机动和机动辐射源跟踪定位能力，最终提高双机协同无源跟踪定位的精度。
【专利说明】一种纯方位双机协同目标跟踪定位路径规划方法
【技术领域】
[0001]本发明属于信息【技术领域】，涉及一种纯方位双机协同目标跟踪定位路径规划方法。
【背景技术】
[0002]电子对抗、隐身飞机、反辐射导弹等雷达对抗手段的快速发展使得以主动雷达为代表的有源定位系统受到的威胁越来越严重。相对于有源定位系统，无源观测系统由于不向外辐射电磁信号而是通过获取目标辐射的可见光、红外或电磁信号对目标进行跟踪定位，因此具有隐蔽性好、生存能力强等优点。
[0003]无源观测系统只能报告目标的到达方位和到达时间，特别是在复杂电磁环境条件下，到达方位几乎成为唯一可靠的辐射源信号参数。纯方位目标单站目标跟踪与定位理论研究表明，跟踪定位的效果与观测站的运动轨迹密切相关。通常情况下为了获得较高的跟踪定位精度需要观测站以高于目标机动阶次的加速度进行机动。纯方位多站目标跟踪与定位理论研究也发现，对于固定的观测站而言，多站与目标之间形成的几何构型对跟踪定位的精度影响显著，扩展到运动的观测站，则需要对观测站的运动路径进行合理规划，才能获得闻的跟踪定位精度。
[0004]双机协同是空战中常用的编队方式，双机组成的纯方位无源跟踪定位系统由于设备相对简单、技术相对成熟而应用广泛。目前关于双机协同纯方位无源跟踪定位系统跟踪定位精度分析的研究较多，而运用跟踪定位精度分析结论指导双机飞行路径规划的研究则鲜见报道。这实际上只解决了信息的获取问题而忽视了信息的运用问题，如果能够将跟踪定位精度分析结论指导双机飞行路径规划，形成信息获取与运用的闭环系统，无疑对提高双机协同无源跟踪定位效果具有重要的作用。`
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种纯方位双机协同目标跟踪定位路径规划方法，用以解决运动辐射源的跟踪定位问题，重点研究了利用扩展卡尔曼滤波器(Extended KalmanFilter, EKF)与目标定位精度的几何分布(GeometricalDilutionofPrecisionjDOP)建立优化指标函数对双机飞行路径规划以获得高精度的目标跟踪定位效果。其技术方案如下:
[0006]一种纯方位双机协同目标跟踪定位路径规划方法，包括观测过程和集中式处理过程:
[0007]所述观测过程主要完成双机对目标方位角和俯仰角的探测，给出观测向量
Z = Itpl Q1 f, ft]T，同时提供双机的运动状态X =[4 J1 ^ V1 iJT 、
-?=? zI°其中Xi, yi; Zi表不位置信息，表不速度信息,符号“T”
表示矩阵的转置运算，具体为:[0008]双机组成的仅有角度的量测方程为
[0009]
【权利要求】
1.ー种纯方位双机协同目标跟踪定位路径规划方法，其特征在于，包括观测过程和集中式处理过程: 所述观测过程主要完成双机对目标方位角和俯仰角的探測，给出观测向量Z = ^pl Q1 {p2?同时提供双机的运动状态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，符号“T”表示矩阵的转置运算，具体为: 双机组成的仅有角度的量测方程为
2.根据权利要求1所述的纯方位双机协同目标跟踪定位路径规划方法，其特征在干，所述集中式处理过程具体包括以下步骤: 步骤I建立基于EKF的路径规划指标函数； 从目标跟踪的角度，利用EKF流程中包含的新息更新关系建立交互信息指标函数与协方差控制指标函数；步骤2建立基于GDOP的双机路径规划指标函数； 从目标定位的角度，利用双机协同目标定位的GDOP理论建立GDOP指标函数； 步骤3建立标准形式的双机协同路径规划模型； 根据约束条件和指标函数建立标准形式的双机协同路径规划模型； 步骤4纯方位双机协同路径规划算法。
3.根据权利要求2所述的纯方位双机协同目标跟踪定位路径规划方法，其特征在于，所述的基于EKF的路径规划指标函数建立过程如下: 目标动态模型为
4.根据权利要求2所述的纯方位双机协同目标跟踪定位路径规划方法，其特征在于，基于⑶OP的路径规划指标函数建立过程如下: 首先给出纯方位双机协同目标定位模型:
5.根据权利要求2所述的纯方位双机协同目标跟踪定位路径规划方法，其特征在于，标准形式的双机协同路径规划模型如下:
6.根据权利要求2所述的纯方位双机协同目标跟踪定位路径规划方法，其特征在于，所述纯方位双机协同路径规划算法包括以下步骤: 步骤1:初始化双机自身的位置误差方差
【文档编号】G01S5/00GK103499809SQ201310454437
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】方洋旺, 高翔, 肖冰松, 张磊, 雍霄驹, 柴栋 申请人:中国人民解放军空军工程大学