王赫男

摘 要：區(qū)別于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法，本文通過(guò)應(yīng)用目標(biāo)的屬性信息和方位信息對(duì)目標(biāo)進(jìn)行屬性判決和定位，此方法簡(jiǎn)單易行、且省去了傳統(tǒng)交叉定位算法中去除虛假點(diǎn)的麻煩，運(yùn)算量少，在偵察系統(tǒng)中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：多傳感器；屬性數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)；交叉定位

中圖分類(lèi)號(hào)：TN953 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）15-0023-02

0 引言

隨著電子對(duì)抗與反對(duì)抗、隱身與反隱身技術(shù)的迅速發(fā)展，在戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)瞬息萬(wàn)變的環(huán)境中，依靠單一傳感器提供信息已無(wú)法滿(mǎn)足作戰(zhàn)需要，必須采用不同類(lèi)型的多傳感器提供探測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行多傳感器數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，這樣才能掌握準(zhǔn)確的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)情報(bào)，獲得最佳的作戰(zhàn)效果。這些傳感器通常是無(wú)源的，即不主動(dòng)向外發(fā)射電磁波，而是通過(guò)接收目標(biāo)輻射的電磁波來(lái)探測(cè)和跟蹤目標(biāo)的。利用無(wú)源傳感器對(duì)多目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，可以充分發(fā)揮無(wú)源探測(cè)隱蔽性好、提取目標(biāo)屬性信息多等優(yōu)點(diǎn)，增強(qiáng)系統(tǒng)在電子戰(zhàn)環(huán)境下的抗干擾能力、生存能力，提高系統(tǒng)的性能。

在無(wú)源多傳感器數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)中，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法只利用與目標(biāo)狀態(tài)向量直接相關(guān)的信息（如TOA、DOA、方位等），可利用的目標(biāo)信息非常有限。事實(shí)上，可用于目標(biāo)探測(cè)的無(wú)源傳感器種類(lèi)非常多，不只是能獲取目標(biāo)的狀態(tài)信息，還可以獲得更多的有關(guān)目標(biāo)的屬性特征數(shù)據(jù)（如信號(hào)載頻（CW）、脈沖重復(fù)頻率（PRI）、脈寬（PW）及天線(xiàn)掃描周期等）[1]。本文將充分利用目標(biāo)的狀態(tài)向量信息和屬性信息進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，提高對(duì)目標(biāo)屬性判別和定位。

1 目標(biāo)屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法

由于無(wú)源傳感器僅能獲得方位信息，目標(biāo)的位置只能依靠各個(gè)方位探測(cè)線(xiàn)的交點(diǎn)確定，在多目標(biāo)情況下，由兩個(gè)測(cè)向站進(jìn)行交叉定位時(shí)，將產(chǎn)生許多虛假交叉定位點(diǎn)。一般情況下，僅依靠?jī)蓚€(gè)傳感器的觀測(cè)很難區(qū)分真實(shí)目標(biāo)和虛假目標(biāo)，解決該問(wèn)題的辦法可再增加一個(gè)測(cè)向站[2]。但隨著觀測(cè)站和目標(biāo)數(shù)目的增加，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的計(jì)算量將呈指數(shù)增長(zhǎng)，給實(shí)時(shí)處理帶來(lái)困難，這時(shí)就要充分利用無(wú)源探測(cè)器獲得目標(biāo)屬性信息多的特點(diǎn)，先利用屬性信息（CW、PRI、PW）進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)以減少計(jì)算量。

屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的算法較多，這里采取計(jì)算傳感器測(cè)量值的模糊隸屬度的方法來(lái)判斷所測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)度（隸屬度），進(jìn)而判斷所測(cè)目標(biāo)是否是同一目標(biāo)。在建立隸屬度函數(shù)時(shí)，考慮到目標(biāo)本身的特性及傳感器工作時(shí)的干擾，選取正態(tài)函數(shù)作為傳感器測(cè)量值的隸屬函數(shù)：

（1）

其中表示傳感器對(duì)參數(shù)測(cè)量誤差的均方值，表示該參數(shù)的測(cè)量基準(zhǔn)值。為測(cè)量值。通過(guò)計(jì)算每一特征值的隸屬度，則可得每一傳感器的隸屬度向量。

（2）

在兩探測(cè)站探測(cè)多目標(biāo)時(shí)（各目標(biāo)屬性各不相同），可先將某一傳感器的測(cè)量特征向量值做為基準(zhǔn)，計(jì)算另一傳感器的每一特征向量與其對(duì)比后的隸屬度。若某一隸屬度向量中的所有元素都大于預(yù)先設(shè)置的隸屬度門(mén)限值，則可認(rèn)為此特征向量與對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)特征向量所探測(cè)的是同一目標(biāo)。

對(duì)同一目標(biāo)的一組特征向量對(duì)應(yīng)元素求平均值，確定新的特征向量，將其作為下一時(shí)刻特征向量測(cè)量值與其對(duì)比的基準(zhǔn)，依此類(lèi)推。

采用屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，不僅可獲取目標(biāo)的屬性信息，而且可省去傳統(tǒng)的多目標(biāo)交叉定位時(shí)去除虛假點(diǎn)的困難。

2 測(cè)向交叉定位法

測(cè)向交叉定位方法是無(wú)源定位中應(yīng)用最多的一種，它又稱(chēng)三角形定位法，是指通過(guò)高精度的測(cè)向設(shè)備在兩個(gè)或兩個(gè)以上的觀測(cè)站對(duì)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)向，然后根據(jù)各觀測(cè)站測(cè)得的數(shù)據(jù)以及觀測(cè)站之間的距離，經(jīng)過(guò)幾何的三角運(yùn)算，確定出目標(biāo)的位置。

在屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)中已經(jīng)確定出同一目標(biāo)所對(duì)應(yīng)的一組特征向量值，那么也就相當(dāng)于知道了兩個(gè)傳感器對(duì)同一目標(biāo)測(cè)量的方位值，于是可采取交叉定位法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位。

對(duì)于兩傳感器單目標(biāo)來(lái)說(shuō)，設(shè)傳感器位置和已經(jīng)被統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系下，對(duì)目標(biāo)的方位測(cè)量值（與目標(biāo)的屬性特征在同一時(shí)刻被測(cè)）分別為，。則目標(biāo)位置可由以下方程組測(cè)得[3]。

（3）

解方程組可得：

依此類(lèi)推：可測(cè)得各個(gè)目標(biāo)的位置，進(jìn)而可求得目標(biāo)到觀測(cè)點(diǎn)的距離。但這種方式的測(cè)量精度不高，可用于遠(yuǎn)程搜索雷達(dá)，告警雷達(dá)等。若多傳感器（三個(gè)及三個(gè)以上）對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行交叉定位，則由于實(shí)際探測(cè)中存在測(cè)角誤差，所以交叉定位就有可能產(chǎn)生交叉點(diǎn)不重合的情況，要想得到精確的目標(biāo)位置，有必要對(duì)這些交叉定位點(diǎn)在進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，如利用平均法、最小二乘法、迭代法等，從而得到更接近目標(biāo)真實(shí)位置的估計(jì)值。

3 仿真實(shí)驗(yàn)

仿真條件：設(shè)有兩個(gè)探測(cè)傳感器，三個(gè)目標(biāo)。目標(biāo)特征向量由四個(gè)特征數(shù)據(jù)構(gòu)成，即CW（MHz）、PRI（Hz）、PW（us）、方位（o）。

已知傳感器1在直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)為（0，-30km），傳感器2在直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)為（0，30km）。

設(shè)t1時(shí)刻傳感器1測(cè)得的一組特征向量為：{（3000，250，6.5，60）；（3800，200，7.0，45）；（2000，300，6.0，30）}。傳感器2測(cè)得的一組特征向量為：{（3080，245，6.3，145）；（2000，285，5.7，110）；（3850，180，6.8，135）}。各傳感器方位角測(cè)量精度為0.58 mrad（2min），屬性方差為（25，2.6，0.2）。隸屬度門(mén)限值為0.7。屬性關(guān)聯(lián)后的結(jié)果由表1-表3所示（選取了隸屬度最大的）。

從表1-表3可以看出，傳感器2所測(cè)的一個(gè)特征向量較傳感器1中的一個(gè)特征向量隸屬度都超過(guò)了門(mén)限值，故可以認(rèn)為它們?yōu)橥荒繕?biāo)的屬性特征向量。如U12和U23為同一目標(biāo)特征向量值。

確定了同一目標(biāo)的來(lái)自不同傳感器的兩組特征向量后，就可取其特征向量中的方位信息對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位。設(shè)目標(biāo)的初始位置為：目標(biāo)1（100km，200km），目標(biāo)2（102km，200km），目標(biāo)3（98km，200km）。取傳感器1和傳感器2特征向量中對(duì)應(yīng)的方位值，如（U12中的45°和U23中的135°），而后利用交叉定位法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位，仿真結(jié)果為：目標(biāo)1（100.4km，200km），目標(biāo)2（101.7.km，200km），目標(biāo)3（99km，200km）。仿真結(jié)果存在一定的誤差，所以說(shuō)此方法可應(yīng)用與對(duì)目標(biāo)位置要求低的場(chǎng)合，如應(yīng)用在遠(yuǎn)程搜索雷達(dá)，告警雷達(dá)中。

若目標(biāo)是運(yùn)動(dòng)的，則在不同時(shí)刻仍然應(yīng)用此方法，可表現(xiàn)為對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)應(yīng)用目標(biāo)的屬性信息和方位信息對(duì)目標(biāo)進(jìn)行屬性判決和定位，此方法簡(jiǎn)單易行、且省去了傳統(tǒng)交叉定位算法中去除虛假點(diǎn)的麻煩，運(yùn)算量少，在偵察系統(tǒng)中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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