[发明专利]一种运动目标的双星跟踪方法、装置和系统

摘要

本发明公开了一种运动目标的双星跟踪方法和装置，通过主星对运动目标进行无线电测向，获得所述运动目标的到达角(DOA)，所述主星根据自身接收到的所述运动目标的目标信号x(t)与辅星通过星间通信传递来的所述运动目标的目标信号y(t)，估计信号到达时间差(TDOA)和信号到达频率差(FDOA)；所述主星根据所述到达角、所述信号到达时间差及所述信号到达频率差，采用粒子滤波算法估计各个时刻所述运动目标的位置和速度，不仅能够实现对空中高速运动目标的定位跟踪，得到运动目标的位置和速度，还能够实现现有技术无法达到的对动目标位置、速度状态量的递推估计，并且在结果的精度上也有显著的提高。

主权项

1.一种运动目标的双星跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：主星对运动目标进行无线电测向，获得所述运动目标的到达角(DOA)；所述主星根据自身接收到的所述运动目标的目标信号x(t)与辅星通过星间通信传递来的所述运动目标的目标信号y(t)，估计信号到达时间差(TDOA)和信号到达频率差(FDOA)；所述主星根据所述到达角、所述信号到达时间差及所述信号到达频率差，采用粒子滤波算法估计各个时刻所述运动目标的位置和速度；所述主星对运动目标进行无线电测向，获得所述运动目标的到达角包括：所述主星对所述运动目标进行无线电测向，得到测向时刻k所述运动目标的方位角α_k和俯仰角根据所述方位角α_k和俯仰角获得所述运动目标的到达角(DOA)；所述主星根据自身接收到的所述运动目标的目标信号x(t)与辅星通过星间通信传递来的所述运动目标的目标信号y(t)，估计信号到达时间差和信号到达频率差包括：所述主星接收到的目标信号x(t)，及所述辅星传递来的所述运动目标的目标信号y(t)分别用下列公式表示：x(t)＝α1s(t)+n1(t)其中，s(t)为所述运动目标发射的信号，α1为所述主星接收通道的增益，α2为所述辅星接收通道的增益，td、fd分别为所述辅星相对所述主星接收通道的时间延迟与多普勒频率差，n1(t)、n2(t)为互不相关的高斯白噪声；令则目标信号x(t)和目标信号y(t)的互模糊函数为上式中，T为总的采样时间，为y_ω,τ(t)的共轭函数；求取使得A(τ,f)最大化的τ与f，其中τ为所述信号到达时间差(TDOA)、f为所述信号到达频率差(FDOA)；所述主星根据所述到达角、所述信号到达时间差及所述信号到达频率差，采用粒子滤波算法估计各个时刻所述运动目标的位置和速度包括：步骤D1：由p(x₀)得到N个采样粒子其中x₀为所述运动目标的初始状态估计矢量，包括所述运动目标的位置和速度变量，p(x₀)为所述运动目标的初始状态分布，可通过对所述运动目标的先验认识估计，称为粒子，为由p(x₀)采样得到的第i个状态估计矢量；步骤D2：计算权值并对其归一化，即其中为时刻k粒子i的权值，y_k为所述运动目标在时刻k的量测矢量，采用所述TDOA、FDOA、DOA量测，即其中t_dk,f_dk分别为k时刻测得的所述信号到达时间差、信号到达频率差，为k时刻生成的第i个粒子，为产生y_k的概率；k时刻状态量的估计为步骤D3：对粒子进行重采样，使其满足步骤D4：根据所述运动目标的状态转移函数产生新的粒子步骤D5：重复步骤D2至步骤D4，直至所述运动目标消失或到达跟踪时限。