第1章 绪论

1.1 研究背景

在现实环境中，经常因为不可控制或特定人为目的等因素，在一个较小的空域范围内构成一个复杂的目标群，如空间碎片的分裂、弹道导弹突防过程中伴随的大量诱饵、导弹和飞机编队等，这些目标分布范围较小，运动特征差异不明显，相对运动速度较低且特性接近。目标跟踪领域将此类目标称为编队目标[1-6]。

传统的多传感器多目标跟踪算法[7-27]对编队目标的跟踪效果十分有限。此类算法通常基于测量直接对编队内目标进行建航，但因编队内目标间距较小，各目标跟踪波门会严重交叠，数据互联难度大增；而且，因编队内目标行为模式相似，错误的航迹起始及维持能在后续时刻得以延续，易造成整体态势混乱。

为解决该问题，近年来国内外学者提出一系列编队目标跟踪算法[1-6，28-51]，基本思路大多为，利用各种技术建立编队的等效量测，基于等效量测实现目标编队的整体跟踪。其优点是避免了编队内目标的相互影响，降低了跟踪混乱和计算量爆增的概率，提高了整个跟踪系统的稳定性，节省了大量雷达资源。但随着传感器分辨率的提高，其逐步表现出以下不足：第一，现有编队目标跟踪算法的推导环境大多比较简单，通常假设编队中个体目标完全可辨，然而在实际探测过程中，因目标的互相遮挡、传感器分辨率不够充分等因素，编队目标通常是部分可辨的；第二，在一些实际工程应用中，如低空编队突防目标的拦截[52]、编队内具有特殊价值的目标跟踪[53]等，在跟踪整个编队的同时，十分需要对编队内个体目标进行单独跟踪，然而现有编队目标跟踪算法通常只能得到编队整体状态，没有考虑编队内目标的精确跟踪问题；第三，如今目标空间已扩展到陆、海、空、天、电等多维空间，雷达、红外、声呐、卫星等都是获取目标信息的传感器，为有效改善编队内目标的精确跟踪效果，工程上需要利用多部传感器、从不同测向观测编队目标，然而现有算法只考虑了单传感器情况，对更复杂的多传感器情况没有研究。

面对现代战场中的多兵种多机种联合作战，针对无人机群[157-160]、航母编队[161]、低空突防目标、诱饵掩护下的弹道导弹[162-168]、编队内有特殊价值的目标等的跟踪，对编队内个体目标的区分与跟踪是十分必要的，其结果将对战场态势的评估、应对决策的判断及战役的胜负起到关键作用。因此，针对复杂条件，特别是部分可辨条件下的编队个体目标精细跟踪的研究在目前实际工程应用中也具有重要意义。

因此，为实现复杂环境下多传感器编队内个体目标的精确跟踪，需要研究适用于多传感器编队目标跟踪的新方法和新机理。本书在对传统目标跟踪算法和现有编队目标跟踪算法进行总结与进一步修订的基础上，针对编队目标跟踪在具体工程应用中所面临的一些实际问题，结合工程实践，提出几种便于工程实现的多传感器编队目标跟踪算法模型。本书的研究成果在地面、海面及空间目标监控，人群和兽群跟踪，火力控制与武器拦截等领域有广泛的应用前景，对推动目标跟踪技术领域的发展具有重要的科学和实际意义。