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无源定位系统由于本身不发射电磁波,具有很好的隐蔽性,在实际工程中得到了广泛的应用。而单站无源定位系统由于避免了多站定位要求站间同步和大量数据传输等问题而成为了定位跟踪研究领域中的热点。
首先,本文研究了固定单站无源定位跟踪技术的概况,包括研究背景及意义、国内外现状及发展趋势。接着对目标跟踪理论进行系统概述,其中主要包括基本原理、状态模型、量测模型以及坐标系的选取等方面。对机动目标运动模型按照单模型和多模型进行划分,分别给出模型的数学表达式,阐述模型相互之间的联系,并对其中的运动模型进行仿真对比分析。
其次,研究了一些主流的跟踪滤波算法,包括三种自适应滤波算法、卡尔曼滤波及其改进算法、实现简单不易受初始值影响的最小二乘法以及具有良好结合性的交互式多模型算法。为后续章节中结合定位方法对目标辐射源定位跟踪仿真提供理论依据,然后对自适应滤波中的典型代表变维检测自适应滤波和扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波进行仿真对比分析。
最后,本文研究了四种固定单站对运动目标辐射源的无源定位方法,就算法原理、算法步骤、仿真实验、误差影响等方面进行详细分析及论述。忽略观测量参数的提取方法工作,结合上述三种滤波算法分别进行仿真实验分析。本文对DDFRC目标定位模型(利用波达方向(DOA:Direction of Arrival)、DOA变化率、载波频率(FOA:Frequency of Arrival)及多普勒频率变化率(Rate of Doppler Frequency Change))等信息进行定位,简称为DDFRC定位模型)进行重点研究,现有文献将该定位方法与扩展卡尔曼滤波算法相结合,对匀速直线运动的目标进行定位跟踪滤波,实验结果表明该定位方法可取得理想的定位效果。但该定位方法结合扩展卡尔曼滤波并不能够对机动目标进行有效定位跟踪,也尚未有文献对该情况进行深入研究。本文通过考虑加速度信息提出了一种针对机动目标的DDFRC定位模型,研究机动情况下选取何种滤波算法更适于结合该定位模型以及如何提高跟踪精度等问题,并结合两种经典机动目标跟踪滤波算法:交互式多模型算法和最小二乘法,实现对机动目标的定位跟踪,并通过仿真实验进行分析比较,结果证明该定位模型对处于不同运动状态的目标具有普适性。得到了IMM滤波算法较LS滤波算法更适用于该定位模型这一结论。通过分析可知,选择定位方法时要通过综合考量,主要根据实地场景下获取观测量的精度来决定,若所需观测量的测量精度较高可优先选取相应定位方法,这对工程实践具有指导意义。
首先,本文研究了固定单站无源定位跟踪技术的概况,包括研究背景及意义、国内外现状及发展趋势。接着对目标跟踪理论进行系统概述,其中主要包括基本原理、状态模型、量测模型以及坐标系的选取等方面。对机动目标运动模型按照单模型和多模型进行划分,分别给出模型的数学表达式,阐述模型相互之间的联系,并对其中的运动模型进行仿真对比分析。
其次,研究了一些主流的跟踪滤波算法,包括三种自适应滤波算法、卡尔曼滤波及其改进算法、实现简单不易受初始值影响的最小二乘法以及具有良好结合性的交互式多模型算法。为后续章节中结合定位方法对目标辐射源定位跟踪仿真提供理论依据,然后对自适应滤波中的典型代表变维检测自适应滤波和扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波进行仿真对比分析。
最后,本文研究了四种固定单站对运动目标辐射源的无源定位方法,就算法原理、算法步骤、仿真实验、误差影响等方面进行详细分析及论述。忽略观测量参数的提取方法工作,结合上述三种滤波算法分别进行仿真实验分析。本文对DDFRC目标定位模型(利用波达方向(DOA:Direction of Arrival)、DOA变化率、载波频率(FOA:Frequency of Arrival)及多普勒频率变化率(Rate of Doppler Frequency Change))等信息进行定位,简称为DDFRC定位模型)进行重点研究,现有文献将该定位方法与扩展卡尔曼滤波算法相结合,对匀速直线运动的目标进行定位跟踪滤波,实验结果表明该定位方法可取得理想的定位效果。但该定位方法结合扩展卡尔曼滤波并不能够对机动目标进行有效定位跟踪,也尚未有文献对该情况进行深入研究。本文通过考虑加速度信息提出了一种针对机动目标的DDFRC定位模型,研究机动情况下选取何种滤波算法更适于结合该定位模型以及如何提高跟踪精度等问题,并结合两种经典机动目标跟踪滤波算法:交互式多模型算法和最小二乘法,实现对机动目标的定位跟踪,并通过仿真实验进行分析比较,结果证明该定位模型对处于不同运动状态的目标具有普适性。得到了IMM滤波算法较LS滤波算法更适用于该定位模型这一结论。通过分析可知,选择定位方法时要通过综合考量,主要根据实地场景下获取观测量的精度来决定,若所需观测量的测量精度较高可优先选取相应定位方法,这对工程实践具有指导意义。