机载雷达目标跟踪与航迹信息提取.pdf

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1、2014正海军航空工程学院学报2014第29卷第3期JoumalofNavalAeronauticalandAstronautical、，0lI29NO．3文章编号：1673—1522(2014)03．0264-05DOI：10．7682／j．issn．1673—1522．2014．03．014机载雷达目标跟踪与航迹信息提取兰天，程继红(1．海军装备部西安军事代表局，太原030006；2．海军航空工程学院科研部，山东烟台264001)摘要：针对机动目标跟踪中航迹信息提取精度不高的问题，提出一种ECEF坐标系下基于交互多模型的

2、多机协同跟踪算法。首先，各载机以ECEF坐标系为融合中心对目标量测进行无偏转换处理，以有效减小量测转换误差对目标跟踪的影响；然后，利用交互多模型的方法对目标进行融合跟踪，以进一步提高目标机动时的跟踪精度；最后，通过二次滤波的方法，来有效实现目标航迹信息的精确提取。仿真结果表明，该算法可较好地提高目标机动时的跟踪精度和航迹信息提取精度。关键词：航迹信息提取；交互多模型；机动目标跟踪中图分类号：TN958．93文献标志码：A机载雷达航迹信息提取是当前信息化综合作战、大地直角(ECEF)坐标系。1，因而在对目标跟踪滤波传感器组网作

3、战和多平台一体化联合作战的重要研前，要将载体坐标系下的量测数据转换到跟踪坐标究课题u。在对这一问题的研究中，航迹信息提取的系，其坐标转换示意图如图1所示。关键在于如何实现目标的精确跟踪。针对这一情况，文献[2]基于几何学的原理设计了多传感器目标协同跟踪模型，并通过对目标速度精度的分析，有效提高图1机载雷达目标跟踪坐标系转换示意图了远距离目标跟踪的精度；文献[3】依据自动特征尺度Fig．1Coordinatesystemchangeschematicdiagram提取理论，通过目标特征点尺度的变化对目标的跟踪ofairborn

4、eradartargettracking精度做出了进一步的提高；文献[4】借助随机集理论，不仅在一定程度上避免了数据关联步骤的困扰，还使1．2ECEF坐标系下的目标量测目标数未知的多目标跟踪精度得到了有效的提高。然而上述文献的研究并没有对多目标情况下目标机假设机载雷达的量测为距离r()、方位角o(k)和动时的情况加以充分考虑。在现代战场环境下，目俯仰角s()。那么，载体坐标系下的测量方程为标数目并不单一、且不可能始终以编队直线的方式运动。因此，复杂多变的目标运动轨迹不可避免地会对厂lr()]()I=arc目标跟踪带来较大的影

5、响，进而严重干扰目标航迹信(arctan鬻2talyn(2功[，-√z(k)，)+zl)Il+If(1l，㈩(1)息的提取。本文提出一种ECEF坐标系下基于交互多模型的式中：，()、()和()分别为具有0均值、恒定方多机协同跟踪算法。通过对ECEF坐标系下多目标跟差R=diag[o-or；2】的高斯量测噪声。踪模型的协同交互，目标机动时的跟踪精度和航迹信为有效实现对目标的精确跟踪，NED坐标系下息提取精度得到了有效的提高。的目标无偏转换量测为1机载雷达目标跟踪蚓lAA-1r()sin(后)COS()lz()=I㈣l=lAo-

6、IA～r()cos()COS()I，(2)z(k)l1Ar(k)sinq(k)I1．1跟踪坐标系的选取式中：A=e；A=e。机载雷达的初始量测数据是在载体坐标系下得到的，具体包括载体坐标系下的距离、方位角、俯仰角进而ECEF坐标系下的目标量测为和径向速度等。而机载雷达的跟踪坐标系一般选用z()=(z。(Ij})+z。()，(3)收稿日期：2014．03—10；修回日期：2014-04．05作者简介：兰天(1986一)，男，硕士。第3期兰天，等：机载雷达目标跟踪与航迹信息提取·265·式中：表示NED坐标到ECEF坐标的旋转矩

7、阵；A+1)=，(七)为EcEF坐标系下机载雷达的位置量测。i1exp{一吉(J}+1)】[s(+1)】～t，)；(15)1．3交互多模型目标跟踪步骤4：模型概率更新。在获得目标量测模型的基础上，拟采用交互多模模型的概率更新计算为型ul的方法来实现对目标的精确跟踪，其具体步骤如下。+1l+1)=Pr{M+1)iz~“)=步骤1：状态估计的交互。+llk)A+1)，(16)假设共有Ⅳ个滤波器模型，且对于第_『个模型滤式中，归一化因子波器，计算其混合的目标状态估计(kik)和混合的协方差矩阵P(klk)：c=∑+llk)A‘+1

8、)。(17)(kt0=∑(klk)X‘(klk)；(4)步骤5：状态估计的合成。+ilk+1)=∑+llk+1)x十llk+1)；(18)P哟=∑(kik){Vjl助+[‘(klk)一Xl】【(kik)一I】T}。(5)P+llk+1)=∑(klk){P+Ilk+1)+式(4)、(5)中：