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1、对运动辐射源的单站无源伪线性定位跟踪算法郭福成孙仲康安玮（湖南长沙国防科技大学电子科学与工程学院410073）摘要：本文针对只测向单站无源定位中推广卡尔曼滤波(EKF)算法具有不稳定性等缺点，在只测向(BO)定位算法的基础上增加方位角速率的观测信息，提出了一种对运动辐射源的单站伪线性卡尔曼滤波定位方法并进行了计算机仿真，它相对于只测向方法提高了定位误差的收敛速度，而且比一般的EKF定位算法稳定性更好。它可用于无源侦察监视或导弹制导等要求快速收敛的场合。关键词：无源定位卡尔曼滤波只测向伪线性APassiveMovingEmitterLocationandTrackingTec
2、hnologybyPseudolinearMethodGuoFuchengSunZhongkangAnWei(SchoolofElectronicScienceandEngineering,NationalUniv.ofDefenceTech.,Changsha,Hunan,410073)Abstract:AstotheerraticfilterbehavioroftraditionalextendedKalmanfilter(EKF)ofbearingonlyalgorithminpassiveemitterlocation,thispaperintroducedanew
3、pseudolineartrackingmodelandtrackingalgorithmofmovingemitter，whichaddedanglevelocitymeasurementinformationonthebasisofbearingmeasurement.Ithasshorterconvergingtimeandmorestablemeritscomparedwithbearingonlymethodfromcomputersimulation.Itisusefulinthecasessuchasmissileguidanceorpassivesurvei
4、llancewhichdemandsfastconvergencerate.Keywords:PassivelocationKalmanfilterBearingonlyPseudolinear1引言在以往对运动辐射源的单站无源定位研究中，传统的只测向(BearingOnly)定位问题研究的比较[1,2,3]多，由于方向角的测量方程是非线性的，经过理论分析和实际实践，采用非线性系统中常用的推广卡尔曼滤波(EKF)方法及易使协方差出现病态从而算法不收敛，且对初始状态的选定依赖性较大，导致估计系统的不稳定。Vincent.J.Aidala等人提出了利用伪线性卡尔曼方法对辐射源的
5、单站无[2]源定位与跟踪技术解决这个问题。但是只测角定位具有收敛速度慢的缺点，因此如何提高滤波的收敛速度成为实际使用过程中一个关键的问题。[4,5]根据国外近年来的研究的启示，文[7]提出利用质点运动学原理，对目标和观测器的某些相对运动参数的测量可以实现单站更快速地无源定位。如果每一个观测时刻观测器不但观测到目标辐射源相对于观测器的方位角、俯仰角，还可通过无线电、红外或其它手段测量到它们的变化率——方[7]位角速度或俯仰角速度，这时就能够对空间中的运动辐射源进行单站无源快速定位，为此文[8]、[10]提出了用干涉仪的相位差变化率对运动辐射源的EKF定位方法，但其仍然无法消除
6、EKF固有的缺陷。另外由于产生干涉仪相位变化率的本质原因是存在相对运动的角度变化率，且角度变化率的测量方法除了干涉仪之外还可能有更多的方法，因此研究在角度测量的基础上增加角变化率的测量进行快速无源定位的方法将更具有普遍性。本文提出在方位角和方位角速率观测信息条件下用伪线性卡尔曼滤波方法对运动辐射源的单站定位模型和算法，并进行了计算机仿真。2定位模型和算法假设在二维直角坐标系下取定观测器和目标的相对运动状态变量为X=(x,y,x&,y&)¢，而加iiiii上下标O或T分别表示观测器和目标在坐标系下的状态变量，又假定观测器以一定的加速度运动，1如图1所示，可列出观测器运动的状态
7、方程为：éaOxiùDXO,i+1=FXO,i+Bêú=FXO,i+Ui(2.1)aëOyiû2éTùéI2TsI2ùsIéaOxiù式中F为状态转移矩阵，F=êú，Ui=ê22úêú，I2为单位阵，aOxi、aoyië0I2ûêTIúëaOyiûës2û分别为目标在i时刻在x和y方向上的加速度分量。目标运动轨迹Y(xTi,yTi)vribi观测器运动轨迹(xOi,yOi)OX图1二维运动定位示意图假定目标辐射源匀速直线运动，其状态方程为：X=FX(2.2)T,i+1T,i故目标相对于观测器的相对运动状态方程为：X
