李旭

摘要：針對(duì)海上試驗(yàn)平臺(tái)位置點(diǎn)跡丟失問題，介紹了一種基于α-β-γ濾波的外推方法，使用導(dǎo)航信號(hào)跟蹤失鎖前序點(diǎn)跡對(duì)無效定位時(shí)刻坐標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)，計(jì)算復(fù)雜度低，并使用實(shí)際采集點(diǎn)跡對(duì)算法進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明，除勻變速運(yùn)動(dòng)外，該方法對(duì)于緩變加速平臺(tái)運(yùn)動(dòng)同樣具有較好的外推結(jié)果，具有較高的工程實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)建模；α-β-γ濾波；失鎖；點(diǎn)跡外推

中圖分類號(hào)：TN957.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）07-0144-02

海上試驗(yàn)船或聲源船等平臺(tái)需要使用衛(wèi)星定位設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)位置記錄，輔助進(jìn)行定位定向精度分析與評(píng)估。船載電臺(tái)等產(chǎn)生的同頻電磁干擾會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星定位設(shè)備定位無效，造成點(diǎn)跡定位無效，影響試驗(yàn)效果。本文采用α-β-γ點(diǎn)跡外推解決該問題，平臺(tái)位移變化近似為勻加速運(yùn)動(dòng)模型，可通過前序點(diǎn)跡對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)和估計(jì)。

1 平臺(tái)運(yùn)動(dòng)模型

將位置信息轉(zhuǎn)換為空間直角坐標(biāo)（x，y，z），在三個(gè)軸向分別進(jìn)行相同的運(yùn)動(dòng)建模，以下以坐標(biāo)x為例。根據(jù)CA模型，狀態(tài)變量?jī)H考慮位移、速度和加速度，高階導(dǎo)數(shù)部分作為誤差，位移狀態(tài)方程為：

3 算法流程

算法流程如圖1所示。由于試驗(yàn)平臺(tái)移動(dòng)速度較慢，且海上無遮擋，定位無效點(diǎn)占比例較小，所以選用的前序點(diǎn)跡FIFO長(zhǎng)度較長(zhǎng)，取值為10。

4 仿真與分析

選用2016年南海試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，該航次全程無定位無效點(diǎn)，航程5小時(shí)，緩變加速運(yùn)動(dòng)，最大航速20節(jié)，適合算法仿真驗(yàn)證。以45秒為周期，前10秒數(shù)據(jù)推入點(diǎn)跡FIFO，對(duì)后續(xù)35秒進(jìn)行外推，將結(jié)果與實(shí)際結(jié)果進(jìn)行誤差比對(duì)，如圖2。

全程外推最大誤差為7.02m，方差0.61m。經(jīng)分析，外推誤差較大點(diǎn)均因外推開始后航行狀態(tài)變化產(chǎn)生，在航行平穩(wěn)時(shí)段，外推精度誤差2m以內(nèi)，滿足一般海上試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)位置精度的要求。

5 結(jié)語

該方法對(duì)于試驗(yàn)船類海上試驗(yàn)平臺(tái)的點(diǎn)跡外推具有較高的工程實(shí)用價(jià)值，在航行平穩(wěn)時(shí)段精度高，非平穩(wěn)時(shí)段同樣有較好的適應(yīng)效果，應(yīng)用時(shí)需根據(jù)平臺(tái)的實(shí)際工作情況選用參數(shù)，以達(dá)到最佳的外推精度。

參考文獻(xiàn)

[1]何友.雷達(dá)數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用[M].第2版.北京：電子工業(yè)出版社，2009，（8）83-89.

[2]黃鶴，張會(huì)生.一種改進(jìn)的α-β-γ濾波跟蹤算法[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，（2）：146-151.

[3]陳亮，吳小俊.基于常增益組合濾波器的目標(biāo)跟蹤算法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2009，（7）：16-17.endprint