雷達多目標適應性估測器之研究 楊銘欽、鍾翼能

雷達多目標適應性估測器之研究 楊銘欽、鍾翼能

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摘 要

雷達系統在國防工業及民間航空皆佔有極重要的地位，在目標的追蹤過程中，為減少系統運算負擔，以及提昇追蹤效能，

並降低估測誤差。本論文提出適應性的追蹤系統，包含根據目標物行進狀態，適應性地調整雷達掃描取樣週期。目標若有 變速度情形發生時，系統將自動地使用適應性變速度調整程式，以減少追蹤誤差，得到最佳的追蹤結果。根據電腦模擬結 果可知，應用本論文所提之追蹤架構，確實可得到較佳之追蹤成果。

關鍵詞 : 適應性追蹤系統 ; 取樣週期 ; 適應性變速度調整 目錄

封面內頁 簽名頁 授權書．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．iii 中文摘要．．．．．．．．．．．．

．．．．．．．．．．．．iv 英文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．v 誌謝 ．．．．．．．．．

．．．．．．．．．．．．．．．． vi 目錄 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．vii 圖目錄．．．．

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ix 表目錄 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．xii 第一 章 諸論 1.1 研究動機 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2 研究背景及目的 ．．．．．．．．．．．．．．．2 1.3 論文章節大綱 ．．．．．．．．．．．．．．．．3 第二章 卡門濾波器 2.1 卡門濾波器基本概念 ．．．．．．．．．

．．．．4 2.2 動態系統狀態定義 ．．．．．．．．．．．．．．4 2.3 數學推導 ．．．．．．．．．．．．．．．．．

．6 2.4 擴展式卡門濾波器 ．．．．．．．．．．．．．．8 第三章 資料相關結合技術 3.1 多目標追蹤系統．．．．．．．

．．．．．．．．11 3.2 資料相關結合技術．．．．．．．．．．．．．．12 第四章 適應性估測器 4.1 追蹤模型．．．．

．．．．．．．．．．．．．．21 4.2 適應性追蹤模型．．．．．．．．．．．．．．．22 4.3 適應程序．．．．．．．

．．．．．．．．．．．27 第五章 電腦模擬與分析 5.1 追蹤單變速度目標之模擬．．．．．．．．．．．31 5.2 追蹤兩平 行變速度目標之模擬．．．．．．．．．33 5.3 追蹤兩交叉變速度目標之模擬．．．．．．．．．35 5.4 追蹤四個變速度 目標之模擬．．．．．．．．．．37 第六章 結論 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59 參考文獻 ．．．．．

．．．．．．．．．．．．．．．．．．60 圖目錄 圖2.1 移動目標之系統方塊圖 ．．．．．．．．．．．．．．．4 圖3.1 多目標追蹤系統流程圖 ．．．．．．．．．．．．．．11 圖3.2 目標追蹤之軌道與量測關係圖 ．．．．．．．．．．．12 圖3.3 目標軌道與量測值之幾何圖 ．．．．．．．．．．．．16 圖4.1 適應性追蹤架構 ．．．．．．．．．．．．．．．

．．22 圖4.2 適應性雷達系統圖 ．．．．．．．．．．．．．．．．23 圖5.1 單變速度目標之位置與速度均方根誤差之柱 狀圖 ．．．40 圖5.2 以第一種演繹法追蹤單變速度目標之位置圖 ．．．．．41 圖5.3 以第二種演繹法追蹤單變速度目標之 位置圖 ．．．．．41 圖5.4 以第一種演繹法追蹤單變速度目標之位置均方根誤差圖．42 圖5.5 以第二種演繹法追蹤變速度 單目標之位置均方根誤差圖．42 圖5.6 以第一種演繹法追蹤變速度單目標之速度均方根誤差圖．43 圖5.7 以第二種演繹法 追蹤變速度單目標之速度均方根誤差圖．43 圖5.8 追蹤兩平行變速度目標之位置均方根誤差柱狀圖 ．．．44 圖5.9 追蹤兩 平行變速度目標之速度均方根誤差圖 ．．．．．44 圖5.10 以第一種演繹法追蹤兩平行變速度目標之位置圖．．．45 圖5.11 以第二種演繹法追蹤兩平行變速度目標之位置圖．．．45 圖5.12 以第三種演繹法追蹤兩平行變速度目標之位置圖．

．．46 圖5.13以第一種演繹法追蹤兩平行變速度目標之位置均方根誤差圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

．．46 圖5.14 以第二種演繹法追蹤兩平行變速度目標之位置均方根誤差圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

．．47 圖5.15 以第三種演繹法追蹤兩平行變速度目標之位置均方根誤 差圖 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

．．47 圖5.16 以第一種演繹法追蹤兩平行變速度目標之速度均方根誤 差圖 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

．．48 圖5.17 以第二種演繹法追蹤兩平行變速度目標之速度均方根誤 差圖 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

．．48 圖5.18 以第三種演繹法追蹤兩平行變速度目標之速度均方根誤 差圖 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

．．49 圖5.19 追蹤兩交叉變速度目標之位置均方根誤差柱狀圖 ．．．50 圖5.20 追蹤兩交叉變速度目標之速度均方根誤差 柱狀圖 ．．．50 圖5.21 以第一種演繹法追蹤兩交叉變速度目標之位置圖 ．．．51 圖5.22 以第二種演繹法追蹤兩交叉變速 度目標之位置圖 ．．．51 圖5.23 以第三種演繹法追蹤兩交叉變速度目標之位置圖 ．．．52 圖5.24 以第一種演繹法追蹤兩 交叉變速度目標之位置均方根誤 差圖 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52 圖5.25 以第二種演繹法追蹤兩 交叉變速度目標之位置均方根誤 差圖 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53 圖5.26 以第三種演繹法追蹤兩 交叉變速度目標之位置均方根誤 差圖 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53 圖5.27 以第一種演繹法追蹤兩交 叉變速度目標之速度均方根誤 差圖 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54 圖5.28 以第二種演繹法追蹤兩交叉

變速度目標之速度均方根誤 差圖 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54 圖5.29 以第三種演繹法追蹤兩交叉變 速度目標之速度均方根誤 差圖 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55 圖 5.30 追蹤四個變速度目標之位置均方 根誤差柱狀圖 ．．．．56 圖 5.31追蹤四個變速度目標之速度均方根誤差柱狀圖 ．．．．56 圖5.32 以第一種演繹法追蹤四 個變速度目標之位置圖 ．．．．57 圖5.33 以第二種演繹法追蹤四個變速度目標之位置圖 ．．．．57 圖5.34 以第三種演繹 法追蹤四個變速度目標之位置圖 ．．．．58 表目錄 表5.1 追蹤單一變速度目標之初始狀態 ．．．．．．．．．．32 表5.2 追蹤單一變速度目標之加速度條件 ．．．．．．．．．32 表5.3 追蹤單一變速度目標之模擬結果 ．．．．．．．．．．33 表5.4 兩平行目標之初始狀態條件 ．．．．．．．．．．．．34 表5.5兩平行目標目標追蹤之加速度條件．．．．．．．．

．．34 表5.6 追蹤兩平行目標之模擬結果 ．．．．．．．．．．．．35 表5.7 兩交叉目標之初始條件 ．．．．．．．．．

．．．．．36 表5.8 追蹤兩交叉目標追蹤之加速度條件 ．．．．．．．．．36 表5.9 追蹤兩交叉目標之模擬結果 ．．．．

．．．．．．．．37 表5.10四個目標之初始條件 ．．．．．．．．．．．．．．．38 表5.11四個目標之加速度條件 ．．

．．．．．．．．．．．．38 表5.12 各種演繹法模擬之結果．．．．．．．．．．．．．．39 參考文獻

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