[发明专利]一种基于卡尔曼滤波的窄波束角跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及馈源窄波束角跟踪技术，特别适用于窄波束高速机动目标的稳定精确角跟踪。

背景技术

在测控系统中，为了减小等离子鞘套对射频信号的衰减和提高信道带宽，工作频段扩展到更高频段，而此频段高增益天线的波束宽度很窄。传统的角跟踪思路是接收天线的和路与差路信号，进行角误差提取，灵敏度校正后控制天线进行精密跟踪。对于高动态目标，由于具有较高的速度和加速度，采用传统的角跟踪方法，精度较差，跟踪滞后，容易超出窄波束的范围，造成较大角误差波动，甚至丢失目标。

传统的角跟踪方法很难满足当前系统的设计需要，因此必须探索新的窄波束高动态下的角跟踪方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种高速机动目标的馈源窄波束的角跟踪方法，可以满足测控系统精确角跟踪的需求。

本发明的目的是这样实现的，一种基于卡尔曼滤波的窄波束角跟踪方法，包括以下步骤：

①角误差提取单元同时接收经过AD采样后的和波束数据与差波束数据，并根据和波束数据与差波束数据计算出目标位置的方位角误差值以及目标位置的俯仰角误差值；

②量测单元接收角误差提取单元输出的目标位置的方位角误差值与目标位置的俯仰角误差值，并根据目标位置的方位角误差值、目标位置的俯仰角误差值以及天线伺服系统发送过来的目标当前位置状态，计算得到目标位置观测向量；目标当前位置状态为目标当前方位角度值与俯仰角度值；

③新息计算单元根据输入的目标位置观测向量以及滤波单元输出的上一次目标位置向量的估计值，计算得到目标的新息和目标位置向量的预测值，将目标的新息发送给滤波单元，将目标位置向量的预测值发送给协方差矩阵计算单元；首次计算，滤波单元输出的上一次目标位置向量的估计值为设定的初值；

④协方差矩阵计算单元根据输入的目标位置向量的预测值，计算协方差矩阵；

⑤增益确定单元根据输入的协方差矩阵变化调整滤波增益值；

⑥滤波单元根据滤波算法、输入的滤波增益以及目标的新息值得到目标位置向量的估计值，该目标位置向量的估计值一路发送给天线伺服系统，另一路输出给新息计算单元；

完成基于卡尔曼滤波的窄波束角跟踪过程。

所述的一种基于卡尔曼滤波的窄波束角跟踪方法，步骤③中设定的初值为1。

本发明与背景技术相比具有如下优点：

本发明采用卡尔曼滤波技术，根据目标当前状态，得到目标的位置、速度、加速度等状态估计和预测量，保证了在窄波束以及高动态下的目标跟踪稳定度，提高了跟踪精度。

附图说明

图1是本发明实施例的电原理工作流程方框图。

具体实施方式

参照图1，图1是本发明实施例的电原理工作流程方框图，它包括：角误差提取1、量测2、新息计算3、协方差矩阵计算4、增益确定5、滤波6，实施例按图1连接线路。

如图1所示，本发明一种基于卡尔曼滤波的窄波束角跟踪方法，其特征在于包括步骤：

①角误差提取单元同时接收经过AD采样后的和波束数据与差波束数据，并根据和波束数据与差波束数据计算出目标位置的方位角误差值以及目标位置的俯仰角误差值；

实施例中，角误差提取单元接收AD采样的和波束与差波束数据，计算出目标的方位角误差值ΔA、俯仰角误差值ΔE。

②量测单元接收角误差提取单元输出的目标位置的方位角误差值与目标位置的俯仰角误差值，并根据目标位置的方位角误差值、目标位置的俯仰角误差值以及天线伺服系统发送过来的目标当前位置状态，计算得到目标位置观测向量；目标当前位置状态为目标当前方位角度值与俯仰角度值；

实施例中，量测单元根据目标当前方位角度值A、俯仰角度值E及方位角误差值ΔA、俯仰角误差值ΔE，得到目标状态观测方位角度值A′、俯仰角度值E′，其中A′＝A+ΔA，E′＝E+ΔE。将阵面极坐标(A′,E′)转换为阵面直角坐标(x,y)，得到目标位置观测向量Z_k＝[x,y]^T，其中上标“T”表示向量转置，目标位置观测向量坐标x＝cos A′ cos E′，y＝sin A′ cos E′。

③新息计算单元根据输入的目标位置观测向量以及滤波单元输

出的上一次目标位置向量的估计值，计算得到目标的新息和目标位置向量的预测值，将目标的新息发送给滤波单元，将目标位置向量的预测值发送给协方差矩阵计算单元；首次计算，滤波单元输出的上一次目标位置向量的估计值为设定的初值；