弹载被动系统测距算法

　　0　引　言

　　随着电子战技术的迅速发展以及它在现代战争中的广泛使用,作战双方对武器系统的隐蔽性要求越来越高。弹载被动探测系统(包括红外导引头和被动雷达导引头)由于其被动工作方式,不向外界辐射能量,极大的增强了导弹的隐身能力和突防能力,成为目前研究的热点之一。但由于其没有距离测量功能,使得各种先进的制导律无法应用,降低了其制导精度,限制了其发展。因此被动测距技术成为弹载被动系统的关键技术之一[1]。而基于目标辐射传输特性的被动测距成为有关研究的主攻方向。这是因为目标辐射的传输衰减是辐射信号的行程即目标到探测器距离的函数。基于大气的光谱传输特性,文献[2]提出了一种单目测距方法,主要用于对助推段战区导弹进行被动测距,并在1998年~1999年间,由美国KTAADN公司和弹道防御机构一起进行了实验验证。文献[3]结合美国海军模型,提出了一个基于辐射强度测距的综合性公式。文献[4]引入伪距测量的概念,将非线性红外被动测距定位问题转化为线性问题,给出了最佳线性定位估计的闭式解。文献[5]提出了一种基于测量红外目标辐射强度的被动测距方法。假设目标是一个具有恒定辐射强度的点源,并在测量过程中目标做匀速直线运动。文献[6]针对测量信息为视线角或视线角转率研究了被动测距问题。文献[7]根据光电雷达提供的目标的俯仰和方位信息,应用状态滤波算法,估计出目标的运动参数,实现载机对目标参数的被动测量。但是这些都是以目标的运动参数已知,并且观测雷达作必要的机动为前提才得以实现的。

　　本文在考虑目标机动的情形下,利用弹载被动系统接收到的目标辐射强度信息,建立了具有Markov跳变参数的被动系统距离估计模型,根据结构随机跳变系统最优滤波理论,提出了一种被动系统的距离估计算法。

　　1　被动系统距离估计模型

　　本文所讨论的被动系统包括红外导引头和被动雷达导引头,下面先分两种情况分别建立其距离估计模型,再将其化为统一模型。

　　1.1　红外系统距离估计模型

　　假设运动目标以红外波长向外辐射能量,辐射接收器安装在红外导引头内,用来测量目标的红外辐射。将目标看作一个具有恒定辐射强度的点源,目标与探测器之间的距离与红外探测器探测到的光谱辐射照度之间满足如下关系[5]

　　Ek=τDk·JλD2k(1)

　　式中,τ为单位长度上的大气透过率;Dk为k时刻导弹与目标之间的相对距离;Jλ为目标的光谱辐射强度;Ek为k时刻红外探测器探测到的光谱辐射照度。导弹与目标的相对运动描述为

　　Dk+1= Dk-Vk·Δt+ξk (2)