地空协同防空目标抗差跟踪算法

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaApr．252014Vol35No．41079·1090ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cahkxb@buaa．edu．cndoi：10．7527／$1000—6893．2013．0427地空协同防空目标抗差跟踪算法崔亚奇，熊伟*，何友海军航空工程学院信息融合研究所，山东烟台264001摘要：针对现有系统误差配准算法以已知系统误差变化模型为前提条件、相应的目标状态估计易受系统误差配准结果影响等不足之处，在机载雷达与地基雷达协同防空预警体系

2、下，对系统误差存在情况下的目标跟踪问题进行了研究，并提出了有效的地空协同防空目标抗差跟踪算法。仿真结果表明所提算法可得到无偏、稳定、有效的目标状态估计，并且相对于系统误差目标状态联合估计算法，所提算法计算量小，对系统误差变化有很强的鲁棒性，可适应实际工程应用中可能出现的异常情况，为后续决策提供稳定有效的目标信息。关键词：系统误差；传感器配准；协同防空；抗差跟踪；目标状态估计；雷达中图分类号：V243．2；TN957文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)04—1079—12隐身突防、巡航导弹饱和攻击、电磁掩护突防以及反辐射攻击等多种隐蔽措施以及复杂多变的一体

3、化空袭体系使得现代战场变得非常复杂，单个防空预警探测设备已越来越难以适应防空预警、火力反击的需要，为保障我国濒海重点区域的安全，需要构建具有体系对抗能力的地空协同防空系统[1]。地空协同防空系统利用网络通信技术和信息融合技术，把分布在不同地理区域、不同高度空间的预警探测单元和火力单元有机结合起来，采用多种战术反制手段，来有效应对敌方的各种威胁比_3J。通过系统误差配准、航迹起始、维持与终止、航迹关联以及航迹融合等算法，信息融合技术对来自多个预警探测单元的预警信息进行去重复和补缺失处理，最终构建了统一的战场态势，产生了清晰的目标航迹，为火力单元提供了高质量的发射装订数据和空

4、中引导数据，实现了地空不同探测单元间信息的统一协调，是协同防空的核心关键技术。其中系统误差配准算法是信息融合技术中的重要算法，其性能好坏对目标航迹精度能否达到火控质量要求有较大影响，是实现防空拦截反击的关键算法，需要重点予以研究[4“]。鉴于系统误差配准问题的重要性，国内外广大学者对其进行了持久深入的研究，取得了大量研究成果，给出了多种可能的解决办法。根据系统误差配准算法和目标跟踪算法之间的时间先后关系，现有系统误差配准算法可分为延时配准和实时配准两大类算法，其中延时配准类算法包括最小二乘、广义最小二乘[73以及最大似然[81等配准算法，该类算法一般是利用各探测节点的目标

5、跟踪数据，在系统误差为慢变常量的假设下，对系统误差进行延时估计，并利用前一段时问内的系统误差估计结果，对探测单元当前的目标航迹进行修正，从而最终实现系统误差的配准，获得相对收稿日期：2013．05．24；退修日期：2们3．08．12；录用日期：2013—10—16；网络出版时间：2013—11—1417：07网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／111929．V20131114．1707．001htmI基金项目：国家自然科学重点基金(61032001)*通讯作者Tel：0535-6635685E-mail：xiongweimail@tom．com弓

6、

7、用格武

8、CuiYo．XiongW．HeY．Targetrobusttrackingalgorithminground-aircollaborativedefensesystemEJJjActaAeronauticaetAs．tronauticaSinica。2014．35(4)：1079—1090．崔亚奇．熊伟，何友．地空挤商哮空g标抗差跟踪算法[Jj航空学报．2014，35(4)：1079—1090航空学报准确的目标融合航迹。该类算法仅能解决系统误差变化较慢时的配准问题，难以适用于系统误差发生跳变的环境，算法应用范围有限。实时配准类算法主要包括系统误差与目标状态的联合

9、估计和解耦估计等配准算法[9‘12

10、，该类算法在确知系统误差变化模型的基础上，通过联合目标状态和各系统误差变量建立统一的扩维状态方程，对系统误差进行配准、对目标状态进行融合估计，或者采用解耦算法，把扩维状态方程转为等价的多个状态方程，实现系统误差的解耦配准以及目标状态的解耦估计。该类算法需要预知系统误差的变化模型，算法适用范围有限，并且在实际估计过程中，由于目标状态和系统误差之间彼此的相互影响，导致目标状态的估计精度不高、不稳定，难以为火力单元提供有效的目标指示信息[13‘20

11、。针对现有算法在解决雷达误差配准问题中存在的不足