基于北斗卫星信号的外辐射源多目标定位跟踪方法研究

外辐射源无源跟踪对提高区域防御系统的生存能力和反击能力具有重要的军事意义和实用价值。本项目以北斗卫星信号为研究对象，以天地收发分置的多星联合定位和外辐射源多目标跟踪为科学问题，首先，通过对多发多收型TDOA/FDOA联合定位系统的GDOP进行分析，提出一个相关噪声条件下以GDOP为加权因子的约束总体最小二乘联合定位算法；其次，通过扩展CPHD滤波理论和外辐射源信号特征约束的数据关联算法，设计和北斗卫星信号特征相对应的多维相关波门来降低量测数目，并提出未知杂波环境下基于模糊推理规则的多机动目标高斯混合CPHD滤波跟踪算法；最后，利用RBPF滤波器对高斯混合CPHD滤波后的目标状态进行检测和关联，解决随机有限集框架下CPHD滤波器无法实现多目标航迹关联的问题。本项目将对多星外辐射源联合定位和CPHD滤波在多目标跟踪系统中的进一步研究与应用提供新的思路和理论依据。

外辐射源无源跟踪对提高区域防御系统的生存能力和反击能力具有重要的军事意义和实用价值。本项目以北斗卫星信号为研究对象，重点研究天地收发分置的多星联合定位和目标跟踪等关键问题，取得了一系列研究成果。（1）针对北斗卫星信号捕获和联合定位，研究了北斗卫星信号的构成和特性，提出一种基于伪随机码的三次样条插值快速捕获算法；对北斗卫星定位系统的构型进行了研究，提出一个约束总体最下二乘定位算法。（2）针对非线性跟踪滤波算法，研究了平滑滤波、自适应粒子滤波和融合滤波算法。提出了修正的MIEKF、动态邻域PSO-PF和基于BP、GRNN神经网络的QMC-PF算法，有效改善了观测非线性条件下的滤波性能。基于非整数倍采样周期的多传感器融合，提出一个基于雷达/红外异质传感器融合的迭代自适应网格交互多模型（IAGIMM）的机动目标跟踪方法。（3）针对时差测量的机动目标跟踪，提出一个改进的迭代平方根无迹卡尔曼滤波算法，和一个多机动目标交互多模型联合概率数据关联（IMM-JPDA）跟踪算法，有效提高了强机动目标跟踪精度。（4）针对卫星跟踪定轨，提出了基于北斗卫星的LEO卫星自主定轨算法，一个基于联邦滤波的X射线脉冲星和北斗卫星导航的组合导航方案。（5）针对去偏转换测量卡尔曼滤波算法的改进及硬件实现，重点研究了二阶DCM算法、改进的IMM-DCM算法和DCM-PHD滤波算法，并采用FPGA实现了DCM算法。本项目的研究成果对于构建被动目标跟踪的理论体系具有重要的意义，将对多星外辐射源联合定位和跟踪的进一步研究及应用提供新的思路和参考。