【摘 要】
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由于国际关系的日益复杂以及电子信息技术的发展,针对目标定位和目标跟踪等课题的研究热度始终居高不下。对于课题本身,高密度杂波环境干扰会带来目标定位精度低、真实目标数难确定的问题,这使得更精准、实时、高效地定位和追踪目标变得迫切。本文将从提高定位准确度、提升目标跟踪性能两个层面出发,研究并优化无源时差定位和目标跟踪中的关键算法。在无源时差定位中,Chan算法因计算量小、精度较高而在工程中被广泛应用,但
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由于国际关系的日益复杂以及电子信息技术的发展,针对目标定位和目标跟踪等课题的研究热度始终居高不下。对于课题本身,高密度杂波环境干扰会带来目标定位精度低、真实目标数难确定的问题,这使得更精准、实时、高效地定位和追踪目标变得迫切。本文将从提高定位准确度、提升目标跟踪性能两个层面出发,研究并优化无源时差定位和目标跟踪中的关键算法。在无源时差定位中,Chan算法因计算量小、精度较高而在工程中被广泛应用,但利用该法求解定位解时存在模糊解和无解情况。本文通过仿真分析基线长度及夹角、基站布局、时差测量误差对特殊解区域的影响,提出消除特殊解的解决方案。针对时差定位核心问题定位精度的研究,本文先引入目标与基站夹角关系推导平面定位精度计算过程,得到基站布局、目标高度对精度影响的相关理论。在此基础上,针对研究对象多为空中目标的情况,引入求距离差微分法计算空间定位精度,通过仿真分析定位精度和基站布局、基线长度、时差测量误差、站址误差、目标高度等因素之间的关系,给出提高定位精度的建议。研究单目标跟踪时,本文首先分析经典运动模型的目标运动特性和适用范围,仿真验证CV、CT、IMM模型对同一目标运动状态的估计性能,从滤波结果、位置误差、RMSE值得出IMM滤波性能更佳,且性能表现与转移矩阵概率有关。再针对基于贝叶斯递推公式的非线性滤波算法EKF、UKF、PF,在原理描述的基础上比较其在高斯和非高斯噪声环境下的跟踪性能表现,得出PF算法滤波性能最优。研究多目标跟踪时,本文针对斑点型野值剔除估计精度差的问题,提出一种基于kalman辨识后Spline算法补点的野值剔除法,通过采集的真实数据验证发现修正法剔除后的目标更便于后续跟踪处理。针对数据关联问题,依据关联流程从关联门、相似度量方法、关联判定准则到关联算法给出理论解析,并对比PDAF和NNDA的滤波性能。针对航迹起始问题,首先研究逻辑法起始原理,为解决该方法虚假起始率高和易产生“V”型航迹的缺陷,本文提出一种基于自报点的修正逻辑法,根据自报点存在于不同的起始阶段针对性修正航迹起始步骤,通过定性仿真实验和定量计算虚假起始概率,证明修正法较于传统法的虚假起始概率降低约20%。最后,将上述算法应用于多目标跟踪系统项目,完成对监测范围内的目标实现定位、点迹关联、航迹起始、航迹维持等功能。目前,本系统已经开发完成,可以配合基站进行联调,在外场投入使用,达到实时监测显示目标航迹的要求。
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