所获得信息只包含角度信息的传感器被称为纯角度传感器，基于纯角度传感器的目标跟踪被称之为纯角度跟踪（Bearings-only Tracking，BOT）。BOT是目标跟踪领域的重要课题，在被动目标跟踪场景中能够发挥重要作用。伯努利滤波器（Bernoulli Filter，BF）是贝叶斯框架内的最优单目标滤波器，可以求得目标的存在概率和完整的后验概率密度函数，并判断目标出现和消失。作者将伯努利滤波器应用于纯角度跟踪场景下的单目标跟踪问题，提出了一种纯角度跟踪伯努利滤波器。在所提出的滤波器中，将目标相对于传感器的角度及其变化率作为状态矢量，用于估计目标是否存在；若目标存在，估计其状态信息。同时，还给出了所提出滤波器的粒子滤波（Particle Filter，PF）实现方法。仿真结果显示，与普通伯努利滤波器相比，所提出的纯角度跟踪伯努利滤波器能够更好地判断目标是否存在，同时滤波器对于目标估计的误差也更小。因此，所提出的滤波器具有更好的跟踪性能和更高的跟踪精度，能够有效应用于被动跟踪场景中。
纯角度传感器 纯角度跟踪 伯努利滤波器 粒子滤波 bearings-only sensor bearings-only tracking Bernoulli filter particle filter 红外与激光工程
2021, 50(2): 20200343
1 清华大学工程物理系, 北京 100084
2 西北核技术研究所, 陕西 西安 710024
采用数值模拟的方法分析了不同离轴角距离、不同大气湍流强度及激光出光口径下,信标的纯角度非等晕误差对激光发射自适应光学系统(AO)校正效果的影响。同时针对离轴点信标,提出了一种去除整体倾斜的准直方法。数值模拟结果表明,在其他条件不变的情况下,信标离轴角距离越大,口径越大湍流强度越强,点信标离轴引起的纯角度非等晕误差越大,但较(θ/θ0)5/3偏小,与理论分析符合较好。通过数据拟合得出,当出光口径一定时,纯角度非等晕误差仅与θ/θ0有关。给出了纯角度非等晕误差与θ/θ0的定量关系,为快速评价角度非等晕误差提供了模型支持。
自适应光学 离轴点信标 纯角度非等晕性 激光大气传输 数值模拟 adaptive optics offset point beacon pure angular anisoplanatism laser projection system numerical simulation
1 空军预警学院研究生管理大队，湖北 武汉 430019
2 空军预警学院空天预警实验室，湖北 武汉 430019
：为实现切合实际的多运动平台对辐射源的无源定位，提出了基于WGS-84坐标系的双机纯角度交叉定位方法。推导了在各自平台坐标系下的视线(line-of-sight, LOS)到公共的WGS-84坐标系的旋转变换矩阵，然后应用空间两异面直线公垂线线段中点实现纯角度交叉定位；同时，利用一阶Taylor展开法，推导了误差经旋转变换和交叉定位等非线性变换后的协方差矩阵，并将其用于对多个单次定位估计的滤波，以提高算法定位精度。通过仿真，对影响定位精度的主要因素进行了深入分析，对比研究了单次定位和滤波定位性能，结果表明后者可明显改善精度，验证了该方法的有效性，得到的结论可指导实际运用。
无源定位 纯角度量测 机载运动平台 视线 passive localization angle-only measurements moving airborne platforms WGS-84 world geodetic system-84 line-of-sight(LOS)
1 海军航空工程学院 控制工程系, 山东 烟台 264001
2 海军航空仪器计量站, 江苏 南京 210008
为了在不增加硬件的条件下改善光电跟踪系统的性能, 提出了仅基于目标角度信息的状态估计方法, 设计了纯角度跟踪滤波器。首先, 分析了带有激光测距仪的红外跟踪系统的工作机理; 针对目标机动性特点, 建立了球坐标系下目标的“当前”机动模型。然后, 针对纯角度跟踪过程中高频图像序列存在复杂噪声干扰的问题, 采用集员估计的方法对目标状态模型进行了补偿和调整, 并在此基础上设计了自适应椭球滤波算法。最后, 以舰载光电跟踪系统对来袭目标的跟踪为例进行了仿真。对比实验结果表明, 对于复杂噪声条件下的强机动目标, 在激光测距仪回波率为50%的情况下, 利用基于自适应椭球滤波算法的纯角度滤波器进行辅助跟踪, 可以实现方位(俯仰)角度估计均方差≤06 mrad的稳定跟踪, 效果显著优于传统滤波方法, 具有良好的工程实用价值。
光电跟踪 状态估计 纯角度跟踪 椭球滤波 opto-electronic tracking state estimation tracking only by angle ellipsoidal bounding filter
1 空军工程大学导弹学院，陕西 三原713800
2 中国人民解放军93861部队，陕西 三原713800
红外探测器只能测量运动目标的方位角和俯仰角，难以获取目标的距离信息，所测量的空中目标信息为不完全信息，无法在直角坐标系下有效对三维运动目标进行滤波与跟踪。针对这一问题，提出红外单站跟踪运动目标的参数航迹滤波方法。该方法利用传感器测量到的目标方位角和俯仰角信息，根据假设的目标运动模型，先对目标飞行方向进行估计，然后利用估计出的方向向量和角度量测序列计算出目标的两个航迹参数；最后综合解算得到目标到传感器的方向向量参数航迹计算公式，从而得到方位和仰角估计值。仿真结果表明，该模型对方位和仰角的估计值较稳定，误差较小，效果较优。
目标跟踪 纯角度 航迹滤波 红外单站 方位仰角估计 target tracking angleonly track filtering infrared monostation azimuthelevation estimation
1 中国科学院光电技术研究所，成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室，成都 610209
3 中国科学院研究生院，北京 100049
针对光电目标跟踪问题中纯角度跟踪的特点，提出了纯角度目标的机动自适应跟踪算法。该算法采用机动目标“当前”统计模型描述目标的运动特性，根据强跟踪滤波器的思想通过实时检测滤波器的残差信息确定目标的机动变化情况，进而调整“当前”统计模型中表征目标机动特性的参数 (机动频率和随机加速度分布的极值 )，使得运动模型更加符合目标的机动实际，具有对目标机动自适应调整的能力。仿真试验表明，该算法在目标机动性较强时具有较强的跟踪能力，在目标机动性较弱时具有较高的跟踪精度，实现了对跟踪精度和跟踪能力的有效兼顾。
纯角度 机动目标 自适应 目标跟踪 bearings-only maneuvering target adaptive filter target tracking
许多论文都讨论了当观测站处于运动状态时如何对运动的目标进行定位和跟踪.但是,当观测站处于静止状态的时候,这些方法就不能使用了.文章的目的是通过两个静止红外观测站对存在机动运动的目标进行定位.给出了一种同步两站数据时间的方法,然后用同步后的数据对机动目标进行定位.试验结果证明了该方法的有效性.
纯角度定位 时间同步 α-β滤波 坐标转换
长沙国防科技大学ATR重点实验室,湖南,长沙,410073
利用角度信息估计出目标的距离和速度实质上是一个非线性状态估计问题，经典的扩展卡尔曼滤波算法性能很不稳定。文中首先根据静态估计理论推导出了在某一时刻目标位置的最小二乘解，然后将其作为卡尔曼滤波的测量值进行滤波，作进一步的数据处理，以提高估计精度。为了避免测量误差的相关性，分别在x,y,z方向上进行滤波，简化了算法，提高系统的定位精度。仿真结果表明这一算法是简单而有效的。
纯角度测量 最小二乘 卡尔曼滤波 目标被动跟踪定位 Bearing-only measurement Least squares Kalman filter Passive target tracking and location
