[實用新型]一種移動目標的定位系統

有效

• 申請號: 201620512263.5
• 申請日: 2016-06-01
• 公開（公告）號: CN206292389U
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 程秀芝;朱廣;朱達榮;姬敬;汪方斌;何平;劉艷麗;王雅;陳立愛;汪萍;龔雪;楊康
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01S5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及移動目標的定位跟蹤技術領域，尤其涉及一種移動目標的定位系統。

背景技術

移動目標的定位跟蹤主要涉及到角度、角度變化率以及多普勒頻率變化率等觀測狀態變量，它們大都遵循非線性函數變化，在傳統的DOA(Direction of Arrival)估計定位中，像以MUSIC(Musicalgorithm)、ESPRIT(Estimating signal parameters viarotational invariance techniques)等為基礎的估計算法廣泛應用于信號的波達方向估計。而MUSIC算法要進行特征分解和譜峰搜索，計算量非常大，尤其在系統要求實時性很高時，很難達到要求。ESPRIT算法將接收信號分解為兩個子陣，利用不同方向的信號到達兩子陣間的相位差來估計信號的DOA錯誤錯誤！未找到引用源。。雖然運算量比MUSIC較小，但是預測精度和分辨率較低，實時性也較差。因此，這種傳統的定位跟蹤算法精度和效率低下、計算復雜、穩定性不好等缺點影響了通信系統的性能。

為了解決傳統DOA估計的缺陷，Dongyoun Seo等人提出利用鎖角環路(DiLL)對目標信號DOA進行估計，這種估計方式和最小均方誤差估計(Least Mean Square-LMS)算法中產生同步信號的延遲環非常相似，利用誤差信號不斷迭代地更新估計信號，雖然得到了很好的效果，算法復雜度也大大降低，但是由于系統非線性和噪聲對信號的影響，對目標的定位跟蹤效果并不是太理想。

因此，在對信號波達方向估計再基礎上，用濾波的方式對信號進行處理，達到精確跟蹤的效果。而對非線性系統濾波的處理方式，傳統的有擴展卡爾曼濾波錯誤！未找到引用源。錯誤。(Extended Kalman Filter-EKF)，修正增益擴展卡爾曼濾波(Modified Gain EKF-MGEKF)等算法。擴展卡爾曼濾波類算法主要將非線性觀測方程進行泰勒展開得到的一次項來對非線性方程做線性化處理，再通過卡爾曼濾波算法進行濾波跟蹤，可能導致線性化誤差的存在、濾波發散、性能下降等缺陷，因此只適用在非線性較弱，近似高斯環境下。

無跡卡爾曼濾波基于無損變換(Unscented Transformation，UT)，通過選擇均值和協方差不變條件下的σ樣點集合，在經過非線性變換后的樣點統計量來估計逼近狀態向量的后驗概率密度分布，利用確定性采樣替代PF(Particle Filter)隨機采樣，消除了EKF線性化過程中忽略高階項帶了的誤差問題，相對前兩種以EKF為基礎的濾波算法，它的收斂速度和濾波跟蹤性能進一步提高，使系統的穩定性進一步增強。

因此，系統在后端可利用高效的無損卡爾曼濾波UKF(Unscented Kalman Filter)算法對信號進行濾波處理就顯得極為重要。

發明內容

為了解決現有技術中的不足，本申請提供一種移動目標的定位系統，系統在后端設置高效的UKF算法，能夠有效地減少了噪聲的影響，使得系統的計算復雜度大大降低，提高非線性系統的定位跟蹤精度和效率，可實現對移動目標的快速地精確跟蹤，且系統的穩定性高。

本申請第一方面提供一種移動目標的定位系統，所述系統包括接收機、基于鎖角環路的DOA估計模塊以及UKF濾波跟蹤算法模塊；其中，所述接收機接收移動目標的多個不同到達方向的信號；所述基于鎖角環路的DOA估計模塊接收所述接收機的輸出粗估計信號，并輸出估計信號給所述UKF濾波跟蹤算法模塊；所述UKF濾波跟蹤算法模塊接收所述估計信號，輸出目標的多個角度方位來定位所述移動目標。

在第一方面第一種可能的實現方式中，所述接收機包括下變頻到基帶單元和空間信號濾波器單元；其中，所述下變頻到基帶單元將所述信號變為基帶信號，且所述空間信號濾波器單元將所述基帶信號進行空間濾波，輸出粗估計信號。

結合第一方面第一種可能的實現方式，在第二種可能的實現方式中，所述接收機接收移動目標的多個不同到達方向的信號進行空間采樣，并由所述下變頻到基帶單元將所述信號變為基帶信號，且所述空間信號濾波器單元將所述基帶信號進行空間濾波，輸出粗估計信號；然后所述基于鎖角環路的DOA估計模塊對所述信號的波達方向進行估計追蹤DOA信息，得到估計信號；最后經過所述UKF濾波跟蹤算法模塊對所述估計信號進行處理，輸出目標的多個角度方法來定位所述移動目標。