基于相位差变化率的单站无源跟踪算法研究

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1、第27卷第6期航天电子对抗55基于相位差变化率的单站无源跟踪算法研究夏韶俊1，张海黎2，徐龙1(1．华东电子工程研究所，安徽合肥230088；2．总参四部驻南京地区军事代表室，江苏南京210007)摘要：利用机载观测站与辐射源之间的相对运动信息，在方位角测量的基础上增加相位差变化率的测量，可以对固定目标实现即时定位，为了提高精度，需要利用滤波算法进行跟踪滤波。在机载单站无源定位原理研究的基础上，通过计算机仿真分析了该定位方法下KF、EKF和MVEKF多种滤波算法的性能，对工程应用具有一定的参考意义。关键词：无源定位；相位差变化率；KF算法；EKF算法；MVEK

2、F算法中图分类号：TN971+．5文献标识码：AResearchonsingleobserverpassivetrackingalgorithmbasedonphasedifferencerateofchangeXiaShaojunl，ZhangHaili2，XuLon91(1．EastChinaResearchInstituteofElectronicEngineering，Hefei230031。Anhui，China；2．NanjingAreaDelegacyBureauoftheFouahGeneralStall，Nanjing210007。Jiang

3、su，China)Abstract：Usingmeasurementsofphasedifferencechangingrate，aswellasazimuthangleandrelativemo-tionbetweenairborneobserverandemitter．real—timelocationtofixedtargetscanbefinished．Toimproveloca—tingprecision，filteringalgorithmshouldbeadopted．Theprinciplesofairbornesingleobserverpa

4、ssivelocationarefirstlydiscussed；performancesofKF，EKFandMVEKFalgorithmsarethoroughlyanalyzedaccordingtosimulationresults。whichwillbehelpfultoengineeringapplications．Keywords：passivelocation；phasedifferencerateofchangeKFalgorithm；EKFalgorithm；MVEKFalgo—rithmO引言无源侦察定位系统本身不发射电磁波，完全是被动工

5、作，具有很好的隐蔽性[1]。单站无源定位系统只需要一个无源信号接收站f2]，不需要多个观测平台之间的同步工作和数据传输，因此具有更大的战术灵活性和隐蔽性。近年来发展最快的单站无源定位系统是机载单站无源定位系统，其结构简单、设备量小．机动性好，并且能与地面和舰载系统协同使用。国内外都将升空的无源侦察定位系统列为发展的重点[3]。本文面向空中观测平台对地面远距离固定目标定收稿日期：2011—06—27；2011—10—27修回。作者简介：夏韶俊(1981一)。男．工程师．主要研究方向为雷达对抗。位的应用背景，介绍了一种利用相位差变化率[4]进行即时无源定位的方法。

6、为了获得高的定位精度，学者们提出了卡尔曼滤波(KF)、扩展卡尔曼滤波(EKF)和修正协方差扩展卡尔曼滤波(MVEKF)等滤波算法。本文通过建立不同的观测模型，阐述了这几种滤波算法，并通过计算机仿真，对这几种算法进行了综合分析比较。l定位原理当观测站与辐射源两者间水平距离很远且远大于高度差时，定位问题可以近似从二维定位来考虑。二维机载单站无源定位模型如图l所示。其中载机飞行速度为V，辐射源位于固定位置E，方位角为0。当载机飞行时，载机与雷达之间的视线将按照角速度扫旋转，根据运动学原理，可得：R=(主。sinO一多。eosO)O一1(1)56航天电子对抗2011(

7、6)图1二维平面机栽单站无源定位模型相位差测量公式为：9227rdsinOA一1(2)上式两边对时间进行求导，可得相位差变化率为：南=2，cdcos∞忱一1(3)结合(1)和(3)式，可得载机与雷达之间距离R为：R=2丌d(x。sinO-y‘ocos0)cosOO．章)一1(4)通过以上分析可知，通过测量方位角口和相位差变化率函，可以获得到相对距离，再结合方位角8和载机本身位置。即可获得辐射源的位置表示为：fz。。z。+RcosO，c、Iy，2y。+Rsin0式中，A为辐射源信号波长，d为干涉仪基线长度，(z。，Y。)为载机位置坐标，(主。，Y。。)为载机沿坐

8、标轴的飞行速度，(z。，Y。)为辐射源