固定单基地被动声纳目标航向估计方法研究.pdf

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1、第３８卷第２期仪器仪表学报Ｖｏｌ３８Ｎｏ２２０１７年２月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＦｅｂ．２０１７固定单基地被动声纳目标航向估计方法研究陈?，戴卫国，王易川（海军潜艇学院水声中心青岛２６６１００）摘要：针对匀速直线运动的目标，依据相对运动三角形，利用任意不同时刻的３个方位值计算得到目标初始舷角，进而求取目标航向；基于一元线性回归分析理论，充分利用所测目标时间方位序列，构造系统函数，依此提出一种精度较高的目标航向估计算法；分析了不同运动态势下，观测数据的时间长度和方位精度对估计结果的影响。仿真结果表

2、明，提出的算法精度较高，在观测方位误差相对较大时也同样适用，且随着观测数据时长增加、方位变化率增大以及观测方位精度增高，目标航向的估计结果越稳定。关键词：固定单基地；被动声纳；纯方位；航向；一元线性回归；影响因素中图分类号：ＴＨ７３文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：５１０．４０ＴａｒｇｅｔｃｏｕｒｓｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｆｏｒｆｉｘｅｄｍｏｎｏｓｔａｔｉｃｐａｓｓｉｖｅｓｏｎａｒｓｙｓｔｅｍＣｈｅｎＺｈｅ，ＤａｉＷｅｉｇｕｏ，ＷａｎｇＹｉｃｈｕａｎ（ＡｃｏｕｓｔｉｃＣｅｎｔｅｒｏｆＮａｖｙＳｕｂｍａｒｉｎｅＡｃａｄｅｍｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６１

3、００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔａｒｇｅｔｓｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇｕｎｉｆｏｒｍｌｉｎｅａｒｍｏｔｉｏｎ，ｔｈｅｔａｒｇｅｔｃｏｕｒｓｅｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｗｉｔｈｉｎｔｉａｌｔａｒｇｅｔｃｏｕｒｓｅａｎｇｌｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｒｅｅａｚｉｍｕｔｈｓａｔａｎｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｍｏｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｔｏｒｐｅｄｏａｔｔａｃｋｉｎｇｔｈｅｏｒｙ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｉｍｐｌｅｌｉｎｅａｒｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎｄｂｅａｒｉｎｇｓｅｑｕｅｎｃｅ，ａｎａ

4、ｃｃｕｒａｔｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｔａｒｇｅｔｃｏｕｒｓｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｔｉｍｅｐｅｒｉｏｄｏｆｏｂｓｅｒｖｅｄｄａｔａａｎｄｃｏｕｒｓｅａｃｃｕｒａｃｙｏｎｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｏｆｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙ，ｗｈｉｃｈｉｓａｌｓｏｐｒａｃｔｉｃａｂｌｅｗｈｉｌｅｔｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｅｒｒｏｒｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌａｒｇｅ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ

5、，ｔｈｅｔａｒｇｅｔｃｏｕｒｓｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｓｔａｂｌｉｔｙｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｏｂｓｅｒｖｅｄｄａｔａｌｅｎｇｔｈ，ｔｈｅｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆａｚｉｍｕｔｈ，ａｎｄｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆａｚｉｍｕｔｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｘｅｄｍｏｎｏｓｔａｔｉｃ；ｐａｓｓｉｖｅｒａｄａｒ；ｂｅａｒｉｎｇｏｎｌｙ；ｃｏｕｒｓｅ；ｓｉｍｐｌｅｌｉｎｅａｒｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ；ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒ［３５］统。但当目标进行匀速直线运动时

6、，其部分状态参数１引言是可观测的，这在观测目标较多的情况下可以有效指导系统排除干扰目标，进而提高系统的监测效率。纯方位目标运动分析（ｂｅａｒｉｎｇｓｏｎｌｙｔａｒｇｅｔｍｏｔｉｏｎ目前，国内外关于利用单站求解ＢＯＴＭＡ问题的研［６７］ａｎａｌｙｓｉｓ，ＢＯＴＭＡ）是指仅利用观测站获取的目标方位信究大多集中于系统可观测性分析和观测器最优机动［８］［９１０］息估计目标运动参数的方法，具有隐蔽性好、作用距离轨迹以及目标定位跟踪算法，而对固定单站远、抗干扰能力强等特点，近年来已成为我国跟踪预警系ＢＯＴＭＡ方法研究相对较少。文献［１１］基于角度、角速

7、统中的重要组成部分［１２］。度、多普勒频率和多普勒频率变化率４个观测量建立固对于单个声纳平台而言，要求其必须进行有效机动定单站无源定位模型，通过单次观测即可解算出目标的全部状态量，但其需要预先获得目标载波频率以及多普才能求解目标运动参数，若平台固定，则不能同时解出目勒频率变化率等信息；文献［１２］从目标运动的几何模型标航向、航速、距离等信息，即是一个不完全可测系出发求取航向，实现更为简单，但该方法是利用等时间间收稿日期：２０１６１０ＲｅｃｅｉｖｅｄＤａｔｅ：２０１６１０第２期陈?等：固定单基地被动声纳目标航向估计方法研究３２１隔的３个方位角

8、建立模型，具有一定的局限性，且其对方式中：Ｖ为目标速度，Ｄ为ｔ时刻观测站与目标之间的ｍ１１位测量精度要求较高，仅适用于方位测量误差较小情