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多平台异构信息融合的航空目标跟踪算法

彭锐晖 郭玮 孙殿星 谭硕 窦钥聪

彭锐晖, 郭玮, 孙殿星, 谭硕, 窦钥聪. 多平台异构信息融合的航空目标跟踪算法[J]. 电子与信息学报, 2024, 46(9): 3619-3628. doi: 10.11999/JEIT240130
引用本文: 彭锐晖, 郭玮, 孙殿星, 谭硕, 窦钥聪. 多平台异构信息融合的航空目标跟踪算法[J]. 电子与信息学报, 2024, 46(9): 3619-3628. doi: 10.11999/JEIT240130
PENG Ruihui, GUO Wei, SUN Dianxing, TAN Shuo, DOU Yuecong. Airborne Target Tracking Algorithm Using Multi-Platform Heterogeneous Information Fusion[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2024, 46(9): 3619-3628. doi: 10.11999/JEIT240130
Citation: PENG Ruihui, GUO Wei, SUN Dianxing, TAN Shuo, DOU Yuecong. Airborne Target Tracking Algorithm Using Multi-Platform Heterogeneous Information Fusion[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2024, 46(9): 3619-3628. doi: 10.11999/JEIT240130

多平台异构信息融合的航空目标跟踪算法

doi: 10.11999/JEIT240130
详细信息
    作者简介:

    彭锐晖:男,教授,博士生导师,研究方向为多源融合探测、雷达抗干扰与目标特性技术等

    郭玮:男,硕士生,研究方向为多传感器融合及目标定位跟踪

    孙殿星:男,副教授,研究方向为信号与数据处理、信息融合

    谭硕:男,工程师,硕士,研究方向为遥感信息处理技术

    窦钥聪:硕士研究生,研究方向为雷达红外复合制导抗干扰

    通讯作者:

    郭玮 gwhello83@163.com

  • 中图分类号: TN212; TP212.9

Airborne Target Tracking Algorithm Using Multi-Platform Heterogeneous Information Fusion

  • 摘要: 该文以高空无人机(UAV)飞艇载双光电传感器,无人机载两坐标雷达对航空目标的精确定位跟踪为研究背景,针对参与融合的传感器均无法独立获得目标位置信息导致传统点迹关联、定位方法失效等问题,提出一种基于多平台异构信息融合的航空目标跟踪算法。首先,在坐标系转换的基础上提出基于角度-距离两级点迹关联算法,从而实现多传感器量测关联。其次,提出基于线面交汇融合定位算法,通过最小二乘法、交汇点投影、距离最近点解算及同源数据压缩确定目标的航迹起始位置。在此基础上,利用空基多平台侦察的异构信息,结合传统无迹卡尔曼滤波器(UKF)设计扩维UKF对航空目标进行跟踪。仿真结果表明,该算法实现了对航空高速目标的高精度跟踪。
  • 图  1  空间模型示意图

    图  2  目标定位点解算流程框图

    图  3  算法流程框图

    图  4  目标估计误差

    图  5  目标处于不同位置下的跟踪估计误差

    图  6  不同融合类型下的目标的估计误差

    图  7  不同算法下的目标估计误差

    图  8  雷达测角固定系统偏差对目标跟踪的影响

    图  9  距离最近点解算证明示意图

    表  1  仿真参数

    参数 名称 数值 参数 名称 数值
    ${{\mathrm{S}}} {1_{{\mathrm{location}}}}$ 无人飞艇1坐标 (12.0°N, 130.0°E, 30 km) ${R_{{\mathrm{location}}}}$ 机载雷达地理坐标 (15.1°N, 138.0°E, 20 km)
    ${{\mathrm{S}}} {2_{{\mathrm{location}}}}$ 无人飞艇2坐标 (12.0°N, 140.0°E, 30 km) ${v_{\mathrm{R}}}$ 机载雷达速度(m/s) (200, 100, 5)
    ${{T}}_{{{\mathrm{location}}}}^1$ 目标1坐标 (12.3°N, 138.5°E, 6 km) ${v_{{\mathrm{T}}1}}$ 目标1速度(m/s) (300, 100, 10)
    ${{T}}_{{{\mathrm{location}}}}^2$ 目标2坐标 (12.4°N, 138.5°E, 6 km) ${v_{{\mathrm{T}}2}}$ 目标2速度(m/s) (–300, 100, 10)
    ${{T}}_{{{{\mathrm{location}}} }}^3$ 目标3坐标 (12.5°N, 138.5°E, 6 km) ${v_{{\mathrm{T}}3}}$ 目标3速度(m/s) (300, –100, 10)
    ${a_{\mathrm{T}}}$ 目标加速度(m/s2) (0.5, –0.2, 0.05) $\sigma $ 量测误差 100 m, 0.5°, 0.01°, 0.01°, 0.03°, 0.03°
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    表  2  位置仿真参数

    名称数值
    位置1(16.2oN,127.1oE,6 km)
    位置2(14.6oN,136.5oE,6 km)
    位置3(12.3oN,138.5oE,6 km)
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    表  3  仿真具体结果

    融合类型 位置估计误差(m) 速度估计误差(m/s)
    雷达-传感器1-传感器2 32.6 0.006
    传感器1-传感器2 53.7 0.008
    雷达-传感器1 95.6 0.013
    雷达-传感器2 150.7 0.020
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-03-04
  • 修回日期:  2024-06-18
  • 网络出版日期:  2024-06-30
  • 刊出日期:  2024-09-26

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