專利名稱：基于本地濾波的機(jī)動(dòng)雷達(dá)分布式組網(wǎng)誤差配準(zhǔn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于多傳感器組網(wǎng)融合數(shù)據(jù)處理技術(shù)中的誤差配準(zhǔn)領(lǐng)域，適用于艦載雷達(dá)、機(jī)載雷達(dá)等機(jī)動(dòng)平臺(tái)雷達(dá)間的分布式組網(wǎng)系統(tǒng)。
ニ背景技術(shù)：
機(jī)動(dòng)平臺(tái)是雷達(dá)在實(shí)際作戰(zhàn)運(yùn)用中的重要載體，分布式機(jī)動(dòng)雷達(dá)網(wǎng)是ー種典型的多傳感器系統(tǒng)組網(wǎng)模式。在多傳感器組網(wǎng)系統(tǒng)中，如何對(duì)各傳感器的系統(tǒng)誤差進(jìn)行有效的配準(zhǔn)和補(bǔ)償，是其核心關(guān)鍵技術(shù)之ー。目前，關(guān)于機(jī)動(dòng)雷達(dá)網(wǎng)誤差配準(zhǔn)技術(shù)的研究比較少。比較典型的有=Helmick利用 卡爾曼濾波技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)動(dòng)雷達(dá)量測(cè)和姿態(tài)角誤差的實(shí)時(shí)估計(jì)，但算法是在假設(shè)機(jī)動(dòng)雷達(dá)之間距離很近時(shí)給出的，只適用于同一機(jī)動(dòng)平臺(tái)多雷達(dá)的誤差配準(zhǔn)問(wèn)題；Kastella通過(guò)解耦的方式實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)平臺(tái)定位誤差的估計(jì)，但需要利用固定參考點(diǎn)的先驗(yàn)知識(shí)。實(shí)際中，機(jī)動(dòng)雷達(dá)網(wǎng)主要是由跨平臺(tái)、大距離范圍內(nèi)分布的雷達(dá)，采用分布式組網(wǎng)融合結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，而現(xiàn)有機(jī)動(dòng)雷達(dá)網(wǎng)誤差配準(zhǔn)技術(shù)，主要是針對(duì)集中式雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)，算法的假設(shè)和構(gòu)建的模型都不符合實(shí)際工程背景要求，都沒(méi)有系統(tǒng)、全面地對(duì)機(jī)動(dòng)雷達(dá)網(wǎng)誤差配準(zhǔn)問(wèn)題進(jìn)行建模和求解。

發(fā)明內(nèi)容
I.要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的在于提供一種用于機(jī)動(dòng)雷達(dá)分布式組網(wǎng)的誤差配準(zhǔn)器。該誤差配準(zhǔn)器利用多機(jī)動(dòng)雷達(dá)對(duì)于公共探測(cè)區(qū)域內(nèi)非合作目標(biāo)的有偏局部航跡濾波值，通過(guò)等效量測(cè)的求解和系統(tǒng)誤差量測(cè)模型的構(gòu)建，采用Kalman濾波技術(shù)，得到了系統(tǒng)誤差的估計(jì)，并最終實(shí)現(xiàn)了機(jī)動(dòng)雷達(dá)系統(tǒng)誤差的配準(zhǔn)。本誤差配準(zhǔn)器適用于采用分布式融合結(jié)構(gòu)的機(jī)動(dòng)雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)，且不對(duì)雷達(dá)間的距離進(jìn)行約束，不需要利用固定參考點(diǎn)的先驗(yàn)知識(shí)，因而應(yīng)用范圍廣，實(shí)用性較強(qiáng)。2.技術(shù)方案本發(fā)明所述的用于機(jī)動(dòng)雷達(dá)分布式組網(wǎng)的誤差配準(zhǔn)器，包括以下技術(shù)措施首先各雷達(dá)利用其包含系統(tǒng)誤差的量測(cè)，根據(jù)不包含系統(tǒng)誤差的量測(cè)方程，對(duì)目標(biāo)的航跡進(jìn)行濾波，從而得到目標(biāo)狀態(tài)的有偏估計(jì)，并把其上傳到融合中心，然后融合中心利用各個(gè)雷達(dá)上傳的關(guān)于同一個(gè)目標(biāo)的有偏估計(jì)，根據(jù)雷達(dá)的濾波方程，求解出雷達(dá)的等效量測(cè)，井根據(jù)其構(gòu)建系統(tǒng)誤差的量測(cè)方程，最終結(jié)合系統(tǒng)誤差的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，采用Kalman濾波技木，濾波得到各機(jī)動(dòng)雷達(dá)的系統(tǒng)誤差估計(jì)，最終消除各雷達(dá)的系統(tǒng)誤差，實(shí)現(xiàn)各雷達(dá)的配準(zhǔn)。3.有益效果本發(fā)明相比背景技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)(I)該誤差配準(zhǔn)器可解決分布式機(jī)動(dòng)雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)的誤差配準(zhǔn)問(wèn)題；(2)在滿足可觀測(cè)性條件下，該誤差配準(zhǔn)器可對(duì)具有任意位置關(guān)系的雷達(dá)進(jìn)行配準(zhǔn)；(3)該誤差配準(zhǔn)器可對(duì)雷達(dá)量測(cè)和姿態(tài)角系統(tǒng)誤差進(jìn)行估計(jì)，且估計(jì)精度高，收斂速度快。
四

圖I為本發(fā)明的實(shí)施原理流程圖。
五具體實(shí)施例方式以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)描述。參照說(shuō)明書(shū)附圖，本發(fā)明的具體實(shí)施方式
分以下幾個(gè)步驟(I)組網(wǎng)系統(tǒng)由兩部三維機(jī)動(dòng)雷達(dá)i(i = 1,2)組成，雷達(dá)i存在距離誤差W、方位角誤差ゲ、俯仰角誤差綽、偏航角誤差V、縱搖角誤差V和橫搖角誤差V，且它們都是常量加性誤差。在k時(shí)刻，雷達(dá)i在地球直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為xis(k) = [xis(k), yis(k),Zis (k) Γ，對(duì)應(yīng)的地理坐標(biāo)為Xisp (k) = [Li (k)，Bi (k)，Hi (k) Γ，其機(jī)動(dòng)載體平臺(tái)包含誤差的姿態(tài)角為Vt(Jc) = [ 9,(k),Φ人K)，CCi(た)],，不含偏差的姿態(tài)角為V;(k) = [ 9;(k),我'(た)，a;(k)]'。雷達(dá)i在k時(shí)刻量測(cè)得到含有系統(tǒng)誤差和量測(cè)噪聲Wi (k)的目標(biāo)量測(cè)為Zidp(k)=Lri (k), 0i(k)，JIiGO]'，設(shè)不含偏差的真值量測(cè)為^^) = [/；_’(た)，辦た)，:7,:(た)Γ，其中WiGO為零均值白色量測(cè)噪聲，其方差R(Wi)為diag(<，CTK)，并且量測(cè)偏差和量測(cè)噪聲之間是相互獨(dú)立的。根據(jù)載體坐標(biāo)系、NED坐標(biāo)系和地球直角坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系，機(jī)動(dòng)雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)存在系統(tǒng)誤差的量測(cè)方程可線性化近似表示為Zig(k> Hi(Zc)X(Jc) + 11觀 +W;(k)(I)其中Zig為k時(shí)刻雷達(dá)i在地球直角坐標(biāo)系中的量測(cè)向量；X (k)為k時(shí)刻目標(biāo)在地球直角坐標(biāo)系中的狀態(tài)向量，
權(quán)利要求
1.用于機(jī)動(dòng)雷達(dá)分布式組網(wǎng)系統(tǒng)的誤差配準(zhǔn)器，其特征在于包括以下技術(shù)措施 (1)融合中心利用雷達(dá)上傳的本地濾波有偏狀態(tài)估計(jì)求解目標(biāo)的等效量測(cè)； (2)融合中心利用求解出的等效量測(cè)構(gòu)建系統(tǒng)誤差的量測(cè)方程。
2.如權(quán)利要求I所述的用于機(jī)動(dòng)雷達(dá)分布式組網(wǎng)系統(tǒng)的誤差配準(zhǔn)器，其特征在于所述融合中心利用雷達(dá)上傳的本地濾波有偏狀態(tài)估計(jì)求解目標(biāo)的等效量測(cè)，實(shí)現(xiàn)步驟為①各機(jī)動(dòng)雷達(dá)利用包含系統(tǒng)誤差的量測(cè)，根據(jù)不包含系統(tǒng)誤差的量測(cè)方程對(duì)目標(biāo)的狀態(tài)進(jìn)行濾波，可得存在偏差的目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)太@+ιμ+ι),其中機(jī)動(dòng)雷達(dá)不包含系統(tǒng)誤差的量測(cè)方程為 Zig=HiX^ik) Zig為雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的地球直角坐標(biāo)系量測(cè)，Hi為雷達(dá)的地球直角坐標(biāo)系量測(cè)矩陣，w；{k)為雷達(dá)的地球直角坐標(biāo)系量測(cè)噪聲；②融合中心利用各雷達(dá)上傳的目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)采用下式，求得各雷達(dá)關(guān)于目標(biāo)的等效量測(cè)
3.如權(quán)利要求I所述的用于機(jī)動(dòng)雷達(dá)分布式組網(wǎng)系統(tǒng)的誤差配準(zhǔn)器，其特征在于所述融合中心利用求解出的等效量測(cè)構(gòu)建系統(tǒng)誤差的量測(cè)方程，實(shí)現(xiàn)步驟為融合中心利用其求取的等效量測(cè)，按照下式構(gòu)建系統(tǒng)誤差的量測(cè)方程
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于本地濾波的機(jī)動(dòng)雷達(dá)分布式組網(wǎng)誤差配準(zhǔn)器，該技術(shù)屬于雷達(dá)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域?，F(xiàn)有機(jī)動(dòng)雷達(dá)網(wǎng)誤差配準(zhǔn)技術(shù)，主要是針對(duì)集中式雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)，算法的假設(shè)和構(gòu)建的模型與實(shí)際工程背景不相符，不能有效解決實(shí)際工程中普遍存在的分布式雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)的誤差配準(zhǔn)問(wèn)題。本發(fā)明針對(duì)分布式雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)機(jī)動(dòng)雷達(dá)的有偏濾波、融合中心的等效量測(cè)求解和系統(tǒng)誤差量測(cè)模型的構(gòu)建，采用Kalman濾波技術(shù)，最終得到了系統(tǒng)誤差的有效估計(jì)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)動(dòng)雷達(dá)分布式組網(wǎng)系統(tǒng)的誤差配準(zhǔn)。本誤差配準(zhǔn)器適用于采用分布式融合結(jié)構(gòu)的機(jī)動(dòng)雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)，且不對(duì)雷達(dá)間的距離進(jìn)行約束，不需要利用固定參考點(diǎn)的先驗(yàn)知識(shí)，針對(duì)性和實(shí)用性較強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01S7/40GK102841338SQ201210174759
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者何友, 崔亞奇, 王國(guó)宏, 熊偉, 董云龍, 王海鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍海軍航空工程學(xué)院