第1章 緒論

1.1 研究背景

在現(xiàn)實環(huán)境中，經常因為不可控制或特定人為目的等因素，在一個較小的空域范圍內構成一個復雜的目標群，如空間碎片的分裂、彈道導彈突防過程中伴隨的大量誘餌、導彈和飛機編隊等，這些目標分布范圍較小，運動特征差異不明顯，相對運動速度較低且特性接近。目標跟蹤領域將此類目標稱為編隊目標[1-6]。

傳統(tǒng)的多傳感器多目標跟蹤算法[7-27]對編隊目標的跟蹤效果十分有限。此類算法通常基于測量直接對編隊內目標進行建航，但因編隊內目標間距較小，各目標跟蹤波門會嚴重交疊，數(shù)據(jù)互聯(lián)難度大增；而且，因編隊內目標行為模式相似，錯誤的航跡起始及維持能在后續(xù)時刻得以延續(xù)，易造成整體態(tài)勢混亂。

為解決該問題，近年來國內外學者提出一系列編隊目標跟蹤算法[1-6，28-51]，基本思路大多為，利用各種技術建立編隊的等效量測，基于等效量測實現(xiàn)目標編隊的整體跟蹤。其優(yōu)點是避免了編隊內目標的相互影響，降低了跟蹤混亂和計算量爆增的概率，提高了整個跟蹤系統(tǒng)的穩(wěn)定性，節(jié)省了大量雷達資源。但隨著傳感器分辨率的提高，其逐步表現(xiàn)出以下不足：第一，現(xiàn)有編隊目標跟蹤算法的推導環(huán)境大多比較簡單，通常假設編隊中個體目標完全可辨，然而在實際探測過程中，因目標的互相遮擋、傳感器分辨率不夠充分等因素，編隊目標通常是部分可辨的；第二，在一些實際工程應用中，如低空編隊突防目標的攔截[52]、編隊內具有特殊價值的目標跟蹤[53]等，在跟蹤整個編隊的同時，十分需要對編隊內個體目標進行單獨跟蹤，然而現(xiàn)有編隊目標跟蹤算法通常只能得到編隊整體狀態(tài)，沒有考慮編隊內目標的精確跟蹤問題；第三，如今目標空間已擴展到陸、海、空、天、電等多維空間，雷達、紅外、聲吶、衛(wèi)星等都是獲取目標信息的傳感器，為有效改善編隊內目標的精確跟蹤效果，工程上需要利用多部傳感器、從不同測向觀測編隊目標，然而現(xiàn)有算法只考慮了單傳感器情況，對更復雜的多傳感器情況沒有研究。

面對現(xiàn)代戰(zhàn)場中的多兵種多機種聯(lián)合作戰(zhàn)，針對無人機群[157-160]、航母編隊[161]、低空突防目標、誘餌掩護下的彈道導彈[162-168]、編隊內有特殊價值的目標等的跟蹤，對編隊內個體目標的區(qū)分與跟蹤是十分必要的，其結果將對戰(zhàn)場態(tài)勢的評估、應對決策的判斷及戰(zhàn)役的勝負起到關鍵作用。因此，針對復雜條件，特別是部分可辨條件下的編隊個體目標精細跟蹤的研究在目前實際工程應用中也具有重要意義。

因此，為實現(xiàn)復雜環(huán)境下多傳感器編隊內個體目標的精確跟蹤，需要研究適用于多傳感器編隊目標跟蹤的新方法和新機理。本書在對傳統(tǒng)目標跟蹤算法和現(xiàn)有編隊目標跟蹤算法進行總結與進一步修訂的基礎上，針對編隊目標跟蹤在具體工程應用中所面臨的一些實際問題，結合工程實踐，提出幾種便于工程實現(xiàn)的多傳感器編隊目標跟蹤算法模型。本書的研究成果在地面、海面及空間目標監(jiān)控，人群和獸群跟蹤，火力控制與武器攔截等領域有廣泛的應用前景，對推動目標跟蹤技術領域的發(fā)展具有重要的科學和實際意義。