机动目标跟踪反跟踪.docVIP

参赛密码 （由组委会填写） 全 第十一届华为杯全国研究生数学建模竞赛 学 校 东南大学 参赛队号 队员姓名 1.吕亮 2.荆丽 3.巨晓正 参赛密码 （由组委会填写） 第十一届华为杯全国研究生数学建模竞赛 题 目 机动目标的跟踪与反跟踪 摘 要： 目标跟踪是指根据传感器（如雷达等）所获得的对目标的测量信息，连续地对目标的运动状态进行估计，进而获取目标的运动态势及意图。目标跟踪理论在军、民用领域都有重要的应用价值。目标机动是指目标的速度大小和方向在短时间内发生变化，通常采用加速度作为衡量指标。 机动目标跟踪的难点在于以下几个方面：(1) 描述目标运动的模型即目标的状态方程难于准确建立。通常情况下跟踪的目标都是非合作目标，目标的速度大小和方向如何变化难于准确描述；(2) 传感器自身测量精度有限加之外界干扰，传感器获得的测量信息如距离、角度等包含一定的随机误差，用于描述传感器获得测量信息能力的测量方程难于完全准确反映真实目标的运动特征；(3) 当存在多个机动目标时，除了要解决(1)、(2)两个问题外，还需要解决测量信息属于哪个目标的问题，即数据关联。本文主要对监测传感器的得到的目标数据进行分析，建立适当的跟踪模型，从而获取目标的运动态势及意图，达到跟踪的目的。由于以上多个挑战因素以及目标机动在战术上主动的优势，机动目标跟踪已成为近年来跟踪理论研究的热点和难点。 关键词： 单目标模型 目标跟踪 一、问题重述 现有3组机动目标的测量数据，数据分别包含在Data1.txt，Data2.txt，Data3.txt文件中，其中Data1.txt为多个雷达站在不完全相同时刻获得的单个机动目标的测量数据，Data2.txt为某个雷达站获得的两个机动目标的测量数据，Data3.txt为某个雷达站获得的空间目标的测量数据。 数据文件中观测数据的数据结构如下： 目标 距离 （m） 目标 方位 (°) 目标 俯仰 (°) 测量 时间 (s) 传感器 标号 其中Data1.txt和Data2.txt数据的坐标系表示如下：原点O为传感器中心，传感器中心点与当地纬度切线方向指向东为x轴，传感器中心点与当地经度切线方向指向北为y轴，地心与传感器中心连线指向天向的为z轴，目标方位指北向顺时针夹角（从y轴正向向x轴正向的夹角，范围为0~360°），目标俯仰指传感器中心点与目标连线和地平面的夹角（即与xOy平面的夹角，通常范围-90°到90°）。 Data1.txt中的雷达坐标和测量误差如下： 雷达标号 经度(°) 纬度(°) 高度(m) 测距误差(m) 方位角误差( °) 俯仰角误差(°) 1 122.1 40.5 0 50 0.4 0.4 2 122.4 41.5 0 40 0.3 0.3 3 122.7 41.9 0 60 0.5 0.5 Data2.txt雷达坐标为[0,0,0]。对应两个目标的测量误差如下： 目标 测距误差(m) 方位角误差( °) 俯仰角误差(°) 1 100 0.3 0.3 2 100 0.6 0.6 Data3.txt的雷达坐标和测量误差为： 经度(°) 纬度(°) 高度(m) 测距误差(m) 方位角误差( °) 俯仰角误差(°) 118 39.5 0 100 0.5 0.5 其余格式与Data1.txt和Data2.txt相同。 需完成的问题： 1. 根据附件中的Data1.txt数据，分析目标机动发生的时间范围，并统计目标 加速度的大小和方向。建立对该目标的跟踪模型，并利用多个雷达的测量数据估计出目标的航迹。鼓励在线跟踪。 2. 附件中的Data2.txt数据对应两个目标的实际检飞考核的飞行包线（检飞：军队根据国家军标规则设定特定的飞行路线用于考核雷达的各项性能指标，因此包线是有实战意义的）。请完成各目标的数据关联，形成相应的航迹，并阐明你们所采用或制定的准则（鼓励创新）。如果用序贯实时的方法实现更具有意义。若出现雷达一段时间只有一个回波点迹的状况，怎样使得航迹不丢失？请给出处理结果。 3. 根据附件中Data3.txt的数据，分析空间目标的机动变化规律(目标加速度随时间变化)。若采用第1问的跟踪模型进行处理，结果会有哪些变化？ 4. 请对第3问的目标轨迹进行实时预测，估计该目标的着落点的坐标，给出详细结果，并分析算法复杂度。 5. Data2.txt数据中的两个目标已被雷达