无源多传感器数据融合关键技术研究

论文摘要

随着军事电子技术日新月异的飞速发展,电子战在现代战争中的作用和地位不断地提高,雷达与电子战间对抗/反对抗斗争日益尖锐激烈。由于反辐射、隐身等高新技术的广泛应用,给主动传感器有源侦察带来了一系列新的障碍,从而显示出无源探测的优越性,这就激发了一轮新的无源探测技术和系统研究的高峰。本文以多平台数据融合仿真软件系统为背景,深入研究了系统的研制和设计思路以及系统涉及的无源多传感器静态数据关联和目标定位跟踪关键技术。其主要内容如下:1.研究了利用无源多传感器侦察的辐射源信号特征参数进行数据关联的算法,仿真比较了不同场景下椭圆门限和矩形门限算法的关联性能;针对新体制辐射源的出现和电磁信号环境的日益复杂变化,分析了辐射源信号细微特征产生的机理,主要研究了基于小波理论的通信电台BPSK信号码元变换特征,通过仿真验证了电台放大链路对于码元跳变的影响,利用提取的奇异性指数反映了不同放大链路对信号的影响,为通信电台细微特征分析提出了有益的思路;2.研究了仅有方向信息的空间多目标关联技术,仿真比较了采用不同空间聚类统计量的关联性能;研究了基于多维分配的拉格朗日松弛算法,详细分析拉格朗日松弛算法的实现流程及其算法参数的选择,仿真分析了不同场景下拉格朗日松弛算法的关联性能,结果表明拉格朗日松弛算法具有更好的工程应用前景。3.研究了基于视线的空间交叉定位和目标跟踪技术,利用GDOP仿真分析了多传感器下目标的定位精度及其影响因素;分析了基于扩展卡尔曼滤波的跟踪技术,仿真比较了不同目标定位跟踪的性能;4.分析了无源多传感器数据融合系统,详细研究了系统的构架、流程、设计,给出了系统结构框图以及软件实现流程图;详细分析了数据关联、定位跟踪核心模块的功能并给出了实现流程图,开发了多平台数据融合仿真系统软件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 多传感器数据融合跟踪系统概述
• 1.2.1 多传感器数据融合的基本原理
• 1.2.2 多传感器融合跟踪系统分类
• 1.2.3 数据融合技术在海军中的应用
• 1.3 无源多传感器数据关联技术发展和研究现状
• 1.4 本文研究内容及论文结构
• 第二章 无源属性数据关联算法研究
• 2.1 辐射源常规属性特征参数
• 2.2 辐射源细微特征参数
• 2.2.1 辐射源细微特征产生的机理
• 2.2.2 通信电台暂态细微特征分析
• 2.2.2.1 BPSK信号码元转换特征
• 2.2.2.2 基于小波变换的信号奇异性指数分析
• 2.2.2.3 仿真分析
• 2.3 基于特征参数的数据关联算法研究
• 2.3.1 基于统计距离的关联算法
• 2.3.1.1 观测量的统计模型
• 2.3.1.2 椭圆门限关联算法
• 2.3.1.3 矩形门限关联算法
• 2.3.2 仿真分析
• 2.4 本章小节
• 第三章 无源方向数据关联算法研究
• 3.1 基于空间聚类的关联算法
• 3.1.1 空间聚类统计量的选择
• 3.1.2 仿真分析
• 3.2 基于多维分配的空间关联算法
• 3.2.1 空间关联的多维分配问题
• 3.2.2 多维分配问题的拉格朗日松弛算法
• 3.2.3 仿真分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 无源交叉定位与跟踪算法研究
• 4.1 无源交叉定位算法研究及精度分析
• 4.1.1 无源交叉定位算法研究
• 4.1.2 无源交叉定位精度分析
• 4.1.2.1 测向精度对两站定位精度的影响
• 4.1.2.2 基线长度对两站定位精度的影响
• 4.1.2.3 传感器数目对定位精度的影响
• 4.1.2.4 传感器布站对定位精度的影响
• 4.1.3 仿真分析
• 4.2 扩展卡尔曼跟踪算法研究
• 4.2.1 扩展卡尔曼跟踪算法原理
• 4.2.2 仿真分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 多平台数据融合仿真系统关键模块实现
• 5.1 系统分析
• 5.2 系统及关键模块设计
• 5.2.1 系统总体设计
• 5.2.3 数据关联模块设计
• 5.2.4 定位跟踪模块设计
• 5.3 系统实现
• 5.3.1 仿真策略
• 5.3.2 多平台数据融合仿真系统软件
• 5.3.3 数据关联模块仿真
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 作者攻硕期间取得的研究成果