單無人機(jī)純角度目標(biāo)被動定位與跟蹤問題研究.pdf

1、目標(biāo)被動跟蹤無需自身發(fā)射電磁波，具有隱蔽性好、抗干擾能力強(qiáng)等特點，是未來戰(zhàn)場目標(biāo)跟蹤的發(fā)展趨勢。復(fù)雜高技術(shù)戰(zhàn)爭下，目標(biāo)所在方向角度成為最可靠的參數(shù)之一，基于純角度測量的目標(biāo)被動跟蹤技術(shù)被廣泛研究。相比于多站交叉定位，單站定位避免了時空配準(zhǔn)和多站數(shù)據(jù)融合，靈活性強(qiáng)。本文就單無人機(jī)觀測平臺下純角度目標(biāo)被動定位跟蹤研究中，距離缺失導(dǎo)致的目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)不完全觀測、目標(biāo)定位困難、定位跟蹤結(jié)果可能發(fā)散的問題，提出基于高程信息的目標(biāo)定位理論以及無人機(jī)最

2、優(yōu)機(jī)動軌跡設(shè)計方法，保證目標(biāo)狀態(tài)參數(shù)解存在且唯一的同時，提高對目標(biāo)定位跟蹤精度。
　　首先，為獲取目標(biāo)相對無人機(jī)的方向角度信息，利用相機(jī)捕捉被跟蹤目標(biāo)，通過視頻圖像處理、坐標(biāo)變換，解算目標(biāo)相對無人機(jī)的方向角。實驗證明了角度解算理論的正確性，可為純角度目標(biāo)被動定位提供較為準(zhǔn)確的角度信息。
　　其次，針對純角度目標(biāo)距離缺失導(dǎo)致定位困難的難題，提出了將目標(biāo)所在區(qū)域數(shù)字高程數(shù)據(jù)作為輔助信息，進(jìn)行目標(biāo)定位的思路。對于平面目標(biāo)，可直接通

3、過無人機(jī)與目標(biāo)的幾何態(tài)勢實現(xiàn)目標(biāo)定位，定位原理簡要明確，同時不受目標(biāo)運(yùn)動形式的限制;對于起伏地形目標(biāo)，提出沿視線角度方向梯度采樣的方法，統(tǒng)計梯度點高度值與對應(yīng)地形高程量差值，將差值絕對值曲線最低點對應(yīng)的位置視為目標(biāo)定位點。借助擴(kuò)展卡爾曼濾波方法實現(xiàn)了對目標(biāo)的跟蹤和跟蹤精度的提高。
　　最后，為改善目標(biāo)定位跟蹤的精度和可能出現(xiàn)的發(fā)散問題，同時考慮到無人機(jī)機(jī)動方式對目標(biāo)狀態(tài)估計性能的影響，以Fisher信息矩陣行列式最大作為性能指標(biāo)，