纯方位目标定位算法的研究(3)
1.2 纯方位目标定位算法的研究背景与研究意义
在辐射源的众多参数中，方位参数是最具有可靠性的参数。因而纯方位测量定位在定位方法中，是最先开始研究的一种算法，也是最常见的算法之一，具有非常广泛的应用。尤其是在现代战争中，由于其环境极其复杂，因此方位参数凭借其出色的可靠性成为了首选参数。所以在军事上，通过方位信息对目标运动定位具有非常重要的地位[7]。
天(空)、地、海、电磁波领域的四文一体化作战是高科技条件下的现代战争的显著特点。谁掌握了电磁波领域内的主动，谁就掌握了电子战的主动，也就是掌握了整个战场的主动。而若要掌握电子战的主动，需要为体系对体系的作战对抗模式提供基础条件，即通过使用、隐蔽识别、隐蔽定位、隐蔽传输、无源半主动探测、无源被动探测等电磁隐蔽技术将探测、定位跟踪、识别、引导、制导、通信等各种系统组成工作体制多样宽、空域覆盖密布、频域覆盖宽、工作模式可控转换的、由多种传感器构成的分布式网状系统[8]。
为了确定电子支援系统中辐射源及其携载平台或目标的位置，需要测量待测目标辐射源的可见光、电磁波参数或红外参数，这种定位方法被称作无源定位。纯方位测量定位法由于其可以利用声波辐射、红外辐射、电磁波辐射、目标对照射的散射，甚至目标施放的干扰辐射等目标本身的有源辐射，使用机动的观测者对目标进行跟踪定位，是非常有效的一种突击方法。鉴于其反侦察、反水声对抗、反电子对抗，故其能够对运动的目标进行非常隐蔽的跟踪定位，进而发动突然袭击。由上可知，在定位方法中，纯方位测量定位法是极其重要的研究内容，至今为止大量的研究工作已经在定位的原理和算法、定位的精度分析、跟踪滤波、最佳布站分析等方面展开，并取得了不俗的成果。
在现代战争的环境下，系统在电子战中是否具有良好的生存能力是至关重要的。而无源定位因其被动工作的特性，本身并不发射电磁波，具有良好的隐蔽性，故其始终是研究的热点，也是难点。在无源定位跟踪技术的众多分支中，纯方位目标运动分析（BO-TMA，Bearings-only target motion analysis)，即通过观测到的目标位置的方位角信息来跟踪并定位观测目标，是极其重要的一个分支。由于目标的方位是在现代战争实际环境里能够测得的有限的敌舰(机)特征数据中仅有的可靠参数，因此现代战争迫切需要研究一种纯方位目标定位跟踪算法，可以通过测取目标的方位角信息来估计目标的运动参数(位置、速度、加速度等)，进而对对敌舰(机)实施有效的电子干扰亦或是打击，其中快速实用高精度的纯方位目标定位算法的研究具有更加重要的实际意义。
1.3 国内外研究现状
2 几种常见的纯方位定位算法
2.1 极大似然估计算法
从概念上来讲，TMA最基本的问题就是从加噪的声呐数据中估计目标的轨迹(如距离和速度)。而对于纯方位TMA来说，如何有效利用从观测站测得的方位数据来分析目标的运动要素是主要研究的问题。在实际中所用一些估计算法并不能最优地估计出目标的状态，但可以找到一种相对来讲性能最佳的方法。给定一种估计算法，将其估计误差与估计误差的下界相比较，来判断这一方法的实用性。估计误差的下界即是通常所说的克拉美罗(CRLB-Cramér-Rao)下界。
在理论上, 极大似然估计（MLE）[9]是一种最优的估计方法，理想状况下，MLE算法是无偏的，在一阶近似的情况下，该算法是有效估计。然而在实际中有测量噪声存在的情况下，理想的信息矩阵将受到扰动。在MLE算法中，其信息矩阵是由目标的状态估计值产生的方位构成，信息矩阵的扰动是由状态估计误差引入的，理论上，这一扰动是可以随着估计误差的减小而逐渐减小的，理论上其估计误差的协方差矩阵（ ）可以接近于CRLB下界（ ），但其迭代计算需要较多的时间且可能不收敛[10]。这里需要注意的是，对BO-TMA问题不能使用线性算法求解，因为其属于非线性问题。所以,解决的方法是使用高斯-牛顿(Gauss-Newton)迭代等式
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