单2f多ESM平台定位跟踪技术分析

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1、-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题的背景及立题的意义随着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，而对敌方辐射源进行无源定位则是电子对抗侦察的一个重要方面。由于传统的有源雷达作为一种大功率的有源探测设备，在收集目标回波来探测目标并对其进行定位的同时，向空中辐射大功率的电磁波，导致其发射信号易于被敌方侦收和截获，因而容易遭受电子干扰和反辐射导弹的袭击。目前，雷达与电子战间对抗/反对抗斗争尖锐激烈，这些归结于有源探测的先天性缺陷，使得雷达在技术水平日益提高的电子干扰、反辐射导弹、

2、隐身飞机和低空超低空突防等威胁面前面临严重的生存危机。在越来越强调隐蔽攻击和硬杀伤的趋势下，传统的有源雷达探测定位技术暴露出了隐蔽性差，截获率高的弱点。因此由于被动方式工作的无源定位技术没有电磁辐射，较有源探测具有生存能力强的优点，所以能够有效保护自己的同时最大限度地消灭敌人，对提高系统在电子战环境下的生存能力具有重要作用，正受到越来越多的重视，逐渐成为定位方法发展的主流。无源定位技术是一种定位设备本身并不主动发射信号，而仅仅是依靠被动接收辐射源的信息来实现定位的技术。它可以利用未知位置的辐射源的辐射信息，确定出该

3、辐射源的类型及其空间或地理位置；或利用己知地理位置的辐射源来确定航行中物体的空间或地理位置，这也是导航、制导定位中的一项重要的技术手段。与有源定位方法相比，无源定位方法具有作用距离远、隐蔽接收、不易被对方发觉的优点，为隐蔽探测和精确打击提供了十分重要的手段，是现代一体化防空系统、机载对地、对海攻击以及对付隐身目标的远程预警系统的重要组成部分，对于提高系统在电子战环境下的生存能力和作战能力具有重要作用，同时在航海、航空、宇航、侦察、测控、救援和地球物理学研究中也扮演着重要的角色。无源定位跟踪根据测量量的类型可分为以下

4、几类：a)纯方位测量，b)纯延时 测量，c)纯多普勒测量，d)纯相位变化率测量，e)方位时延测量，f)方位多普勒 测量，g)方位相位变化率测量。其中利用目标方位角的信息对目标实施定位跟踪(即纯方位目标运动分析 BO-TMA，Bearings-onlytargetmotionanalysis)是无源定位技术的一个重要分支。在载有声纳的运动平台中，声纳以被动方式来监听目标，通过一系列的角度测-1----哈尔滨工业大学工学硕士学位论文量来获得目标的运动参数；在电子对抗设备中，它是通过波达方向(directionofarr

5、ival，DOA)来获得目标参数；在被动声纳系统中，它是通过捕获诸如舰船和潜艇的辐射噪声信号来获得目标信息的；在以上情形中，最主要的测量就是获得目标的DOA测量，同时还有目标的辐射信号的幅度和频谱特征，所有这些特征均可以用于目标的跟踪与定位。在现代战争实际环境里，通常测得的敌机(舰)特征数据是非常有限的，而目标的方位几乎成了唯一可靠的参数，因此利用所测得的目标方位角信息可以估计目标的运动参数(位置、速度、加速度等)，从而实施对敌机(舰)进行有效的打击和电子干扰。在这样的背景下，本文以机载ESM所获得的方位角信息为基

6、础，主要研究了机载ESM预警系统对固定目标，慢速直线运动目标，机动目标的定位跟踪方法以及自适应跟踪慢速目标的预警机轨迹优化问题。解决了以下三方面问题：1）ESM对固定目标定位过程中，受个别误差较大的方位角数据影响定位精度的问题。本文提出首先运用残差正交性对角度是否为野值进行判别，剔除误差较大的角度测量；然后结合方位角测量，运用多模型算法对角度进行滤波优化，最后采用总体最小二乘的方法对目标进行定位。2)针对纯方位角跟踪中存在较大的非线性特性，进而影响跟踪效果的问题。针对本文的实际背景，对几种常用的非线性滤波方法进行了

7、对比。相比较于其他非线性滤波算法，漂移瑞利滤波器的测量值为角度的正余弦值，在角度的跳变过程中，不易受到干扰，更为适用于纯方位角跟踪场景。3)针对在纯方位角跟踪中，定位精度受观测平台与辐射源的平面分布影响较大的问题，本文提出一种基于GDOP值最小的轨迹优化算法。该算法通过使位置协方差矩阵的迹最小化，得出使定位效果“最优”的观测平台位置，在跟踪过程中能够边跟踪，边优化，具有良好的定位效果。本文就机载ESM预警系统的若干种定位跟踪关键技术进行研究，并针对不同问题提出具体解决算法。研究内容对我国建立现代化的电子战和信息战有

8、着重要现实意义。1.1机载ESM预警系统介绍1.2.1机载ESM系统概述ESM(ElectronicSupportMeasure,电子支援措施)的概念来自于美国军方对电子战争的传统定义，即利用电磁能削弱、压制或破坏敌方使用电磁频谱的军事行动[1]。电子战由两大部分构成：电子支援措施(ESM)与电子干扰措施(ECM)。-2----哈尔滨工业大学工学硕士学位论文