郑 艺, 王明洲

一种滑动后向递推的EKF纯方位目标跟踪方法

郑 艺, 王明洲

(中国船舶重工集团公司 第705研究所, 陕西 西安, 710077)

由于只有一个观测点且只能获取目标方位信息, 被动的单站纯方位水下目标跟踪是定位跟踪领域的难点之一。在工程应用中有时存在观测时间短、数据量小的情况, 进一步加大了定位跟踪的难度。基于此, 文中研究了常规扩展卡尔曼滤波(EKF)原理, 分析了其在单站纯方位目标跟踪中状态估计变化的特点, 并通过公式推导进行了证明。针对短时观测、小数据量的特殊背景, 提出了一种滑动后向递推的EKF方法, 通过后向递推与正向递推的结合, 增加对数据的反复利用, 降低了估计误差。仿真试验结果证明, 在不同观测噪声、不同噪声协方差估计的情况下, 对于短时观测小数据量下的单站纯方位目标跟踪, 文中方法比常规EKF方法具有更低的误差。

水下目标跟踪; 后向递推; 扩展卡尔曼滤波; 纯方位; 短时观测

0 引言

水下单站纯方位的被动目标跟踪仅利用单个观测站在隐蔽的状态下对目标进行定位跟踪, 从而实现秘密的行动策划与目标打击, 是水下无源定位跟踪领域热点方法之一[1]。但由于只有一个观测站且只能获取目标方位信息, 水下单站纯方位目标跟踪也是最具挑战性的方法之一[2]。在实际应用场景中, 有时会存在目标运动速度快、观测时间短、观测数据量少的情况, 因此如何在较短的观测时间中实现快速收敛并降低估计误差, 是单站无源定位跟踪领域亟待解决的难点之一。……