一種帶偽加速度修正的跟蹤算法

摘 要： 為了解決處理速度與跟蹤性能之間的矛盾，提出一種帶偽加速度修正的跟蹤算法。該算法利用球坐標系下距離、方位、俯仰的測量誤差的不相關性，引入三個方向的偽加速度，建立目標運動模型、測量模型。同時結合選取最佳跟蹤波門，實現了對空中機動目標的實時跟蹤。與傳統的自適應卡爾曼濾波跟蹤算法相比，在減少計算量的同時，提高了機動目標的跟蹤精度。仿真和實驗結果表明，該算法對空中機動目標具有良好的跟蹤性能，工程實用性強。

關鍵詞： α?β濾波； 狀態方程； 量測方程； 偽加速度； 跟蹤波門

中圖分類號： TN957?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）10?0033?04

0 引 言

現代雷達系統中，要求對機動目標進行跟蹤，從而獲取目標的航跡信息。跟蹤算法的功能是外推下一周期目標出現的位置，選擇合適的跟蹤波門，在若干掃描點跡中找到航跡的下一個點跡，從而建立和更新航跡[1]。建立一整套跟蹤算法，包括目標運動模型、測量模型的建立、濾波算法、跟蹤波門的選取等問題。

本文以某對空雷達為背景，實現了機動目標航跡跟蹤，實際跟蹤效果良好。在該系統中，利用球坐標系下距離、方位、俯仰的測量誤差的不相關性，采用帶偽加速度修正的α?β濾波算法，該算法在減少運算量的同時，提高了目標的機動跟蹤性能，較好地解決了處理速度和跟蹤性能之間的矛盾，同時結合選取最佳跟蹤波門，在若干點跡中找到目標真實點跡，實現了對空中目標的實時跟蹤，有很好的工程實用價值。

2 帶偽加速度修正的濾波算法

跟蹤的效果受到量測方程和目標狀態方程誤差的影響，而這兩者都是數學模型，都依賴于坐標系的選取，因此選擇適當的坐標系對提高跟蹤性能非常重要[4]。該雷達的點跡錄取是在球坐標系下獲得，而目標狀態方程在直角坐標系中可以用線性方程描述。考慮到測量非線性對于估算的影響比動態非線性的影響大的多，因此選擇跟蹤和測量在同一個球坐標系中完成。

在球坐標系下進行測量的雷達，其距離、方位、俯仰的測量誤差是相互獨立的，因而可以分解為三個簡單濾波器，分別對距離、方位、俯仰進行濾波。然而，由于目標的運行特性不能用線性來描述，因此引入了三個方面的偽加速度，這些加速度與距離、方位、俯仰的關系還是非線性的[5]。

3 跟蹤波門的選取

4 仿真和試驗結果

5 結 語

在現代雷達系統中，經常需要對機動目標進行跟蹤，而跟蹤性能的好壞取決于跟蹤算法。本文采用一種帶偽加速度的跟蹤算法，較好地實現了對飛機的實時跟蹤。通過仿真和檢飛試驗表明，該算法跟蹤精度高，跟蹤效果好。

表2 直線航路的飛行數據

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