单被动雷达限制条件下最优拐点的确定方法技术

单被动雷达限制条件下最优拐点的确定方法，涉及单被动雷达跟踪目标轨迹优化技术领域。本发明专利技术为了解决在跟踪目标时，拐弯过早则会导致跟踪误差在默契发散，如果拐点选择过晚则会导致跟踪误差发散，影响跟踪精度的问题。获取跟踪总时长T，寻找跟踪目标与飞行平台直线飞行轨迹的垂足点A；飞行平台到达A点后，记录跟踪时长ta；计算最优拐点或找出全局方位角变化率最大的拐点，该拐点即为所求的最优拐点，将此条航迹信息输入到跟踪系统中进行跟踪。最佳拐点的提出，能有效改善跟踪效果，减少跟踪误差，使得跟踪误差最终收敛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种单被动雷达最优拐点的确定方法，设及单被动雷达跟踪目标轨迹 优化

技术介绍
被动目标定位与跟踪是利用被动量测的目标方位对固定/运动目标位置、速度、 航向的估计。在许多实际工程中都能见到它的应用，如空中侦察/预警、航海中的目标捜 救、红外探测等。量测方程的非线性给该类本质上非线性问题求解带来很大的困难。由于仅 有角度量测，系统存在特殊的可观测性问题。对于被动跟踪系统，即使方位量测是精确的， 要想保证系统的可观测性，观测平台必须机动。对定位系统，只要观测平台不是一直沿着瞄 准线运动，即量测角度不是恒等于常数，理论上定位系统是可观测的。由于角度量测总不免 受量测噪音的干扰，观测平台机动方式的选择对于被动定位与跟踪的质量起着极为重要的 作用，集中地体现在目标运动参数估计的收敛时间的快慢、收敛率的大小W及收敛后的精 度、稳定性等性能上。为了能够快速、准确地求出目标运动要素，观测平台的机动问题引起 了众多学者关注，并成为一个棘手的问题。 被动定位与跟踪系统观测平台的最优机动问题在继Looney等人提出最早的观测 平台机动的思想W后，在之后的几十年中得到了很大发展。人们试图应用多种方法来解决 该一问题，其中主要包括应用最优控制理论、动态规划、数理统计、微分包含等方法来解决 观测平台的最优机动问题。Liu在研究固定目标定位问题时，WFIM下界为性能指标，把最 优控制理论的Hamilton-化cobi方程用于寻找观测平台的轨迹。或者直接基于最大化FIM 的行列式，用微分包含技术试图寻找目标定位问题的观测平台最优轨迹；对机动目标的定 位与跟踪，一些文献也进行了尝试，如用马尔可夫链描述机动目标航路，给出动态模型，然 后最优化观测平台机动轨迹。化sserieux从FIM导出精度准则最小原则，用最优控制理论 来确定匀速观测平台的航向，部分通过解析方法，部分通过数值迭代过程建立和解析出最 佳观测平台机动的必要条件巧uler方程）。也有考虑现在和将来目标位置和速度误差，用 最小化&amer-Rao下界（CRLB)的迹作为性能指标来研究观测平台的最优轨迹，使当前目 标位置误差、目标速度误差、预测目标位置误差最小。 在单被动雷达跟踪目标的轨迹优化的一些实际应用中，由于种种限制条件的因 素，有的时候飞行平台无法纯粹的按照一些优化参数进行最优轨迹的运动。所述限制条件 是指在实际应用中，有时平台只能在跟踪目标的一侧做类直线运动，并且在有限的跟踪时 间内只能折返一次进行返航。多次实验表明拐点选择对跟踪效果有着决定性的影响，如果 拐弯过早则会导致跟踪误差在默契发散，如果拐点选择过晚则会导致跟踪误差发散。所W 在既定的有限跟踪时长内在哪个时间点进行返航，W及是否返航才能达到较好的跟踪效 果，就成为了需要研究的问题。 国内外对轨迹优化的问题主要集中在通过可观测程度W及一些几何关系如方位 角变化率最大等指标对轨迹进行优化，但并没有针对如上的限制条件进行研究。所W到限 制条件的应用时该些指标并不能很好的指导平台运动。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，W解决 在跟踪目标时，拐弯过早则会导致跟踪误差在默契发散，如果拐点选择过晚则会导致跟踪 误差发散，影响跟踪精度的问题。 本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：[000引技术方案一；一种，所述方法的实现 过程为： 步骤一、获取跟踪总时长T，寻找跟踪目标与飞行平台直线飞行轨迹的垂足点A; 步骤二、飞行平台到达A点后，记录跟踪时长tg; 步骤S、计算最优拐点tp， j〇 技术方案二；一种，所述方法的实现 过程为： 步骤一、设置变量参数，平台初始位置Xp，目标初始位置Xt，平台速度Vp，设置初始 拐弯时间tl; 步骤二、生成平台运动轨迹，并在ti时间处拐弯，生成完整的跟踪航迹，i为跟踪每 时刻； 步骤=、将生成的航迹计算全局方位角变化速率A0。并保存，n为蒙特卡洛次数 n二 1，?..； 步骤四、判断拐点ti是否超出跟踪时长，未超出时长则生成下次拐弯时刻；tw= ti+lOOs，然后执行步骤二；超出时长则执行步骤五。 步骤五、找出全局方位角变化率最大的拐点，该拐点即为所求的最优拐点，将此条 航迹信息输入到跟踪系统中进行跟踪； 步骤六、得到跟踪结果。 本专利技术的有益效果是： 本专利技术针对
技术介绍
所述的限制条件进行，通过全局方位角变化率W及最小径向 距离该些指标为参考，对该限制条件下的轨迹优化进行了实验研究。 本专利技术给出了无源单站定位在平台只能在目标一侧直线运动，并且只可进行一次 拐弯从而返航的特殊条件下，通过选择全局方位角变化率最大W及径向距离最小的最优拐 点W改善跟踪效果的一种轨迹优化方法。仿真实验证明，通过该种方法筛选出的最优拐点 能够保证跟踪误差收敛于很小的数值，相对于其他拐点能够极大的改善跟踪效果。【附图说明】 图1是单平台只测角定位示意图，图2为二维定位示意图，图3是方位角变化率示 意图，图4是在飞行器到达A点后在剩余跟踪路程1/3折返示意图；图5是蒙特卡洛法流程 图； 图6至图13分别表示在不同初始条件下使用蒙特卡洛法求出最优拐点后生成的 航迹，X、Y坐标表示平台与跟踪目标所在二维平面的位置；图14、图17、图20、图23表示手动选择拐点后生成的航迹；X、Y坐标表示平台与跟 踪目标所在二维平面的位置，单位；m;[002引图15、图18、图21、图24表示手动选择拐点后平台跟踪目标后所生成的目标跟踪 航迹；X、Y坐标表示平台与跟踪目标所在二维平面的位置，单位；m; 图16、图19、图22、图25表示手动选择拐点后平台跟踪目标所产生的误差，X坐标 表示跟踪时长，单位；S，Y坐标表示跟踪误差，单位；m; 图26表示选择最优拐点后生成的航迹，X、Y坐标表示平台与跟踪目标所在二维平 面的位置，单位；m;[002引图27表示选择最优拐点后平台跟踪目标后所生成的目标跟踪航迹；X、Y坐标表示 平台与跟踪目标所在二维平面的位置，单位；m; 图28表示选择最优拐点后平台跟踪目标所产生的误差；X坐标表示跟踪时长，单 位：S，Y坐标表示跟踪误差，单位；m。 图中，"1"表示箭关指向的跟踪目标（跟踪目标为一点）。【具体实施方式】【具体实施方式】 一；如图1~4所示，本实施方式所述的一种单被动雷达限制条件下 最优拐点的确定方法的实现过程为： 步骤一：获取跟踪总时长T，寻找跟踪目标与飞行平台直线飞行轨迹的垂足点A; 步骤二；飞行平台到达A点后，记录跟踪时长tg; 步骤S;计算最优拐点tp， 〇 上述方案的=个步骤是通过理论证明后的得到的最优拐点的结论，参考图4。【具体实施方式】 二；如图5所示，本实施方式所述的一种单被动雷达限制条件下最 优拐点的确定方法的实现过程为： 步骤一；设置变量参数，平台初始位置Xp，目标初始位置Xt，平台速度Vp，设置初始 拐弯时间ti;[003引步骤二：生成平台运动轨迹，并在ti时间处拐弯，生成完整的跟踪航迹，i为跟踪 每时刻； 步骤将生成的航迹计算全局方位角变化速率A0。并保存，n为蒙特卡洛次数 n二 1，?..； 步骤四：判断拐点ti是否超出跟踪时长，未超出时长则生成下次拐弯时刻；tw= ti+lOOs然后执行步骤二；超出时长则执本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单被动雷达限制条件下最优拐点的确定方法，其特征在于：所述方法的实现过程为：步骤一、获取跟踪总时长T，寻找跟踪目标与飞行平台直线飞行轨迹的垂足点A；步骤二、飞行平台到达A点后，记录跟踪时长ta；步骤三、计算最优拐点tp，

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘梅，张昊男，卢树林，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23