動態(tài)模型和目標觀測模型，建立系統(tǒng) 誤差校正目標函數(shù)。
[0036] 3a)根據(jù)雷達m的方位角誤差與雷達m的ζ軸旋轉(zhuǎn)角誤差Δ γη在空 間變換上完全耦合的特性，將二者合為一個系統(tǒng)誤差Δ4=Δρ,"-Δ&,，并用變量 Δ<" 替代雷達m的量測系統(tǒng)誤差ΔΖη，用= 替代雷達 m的坐標轉(zhuǎn)換系統(tǒng)誤差Δ com;
[0037] 3b)建立的系統(tǒng)誤差校正目標函數(shù)如下：
[0039] 其中，
為各 雷達系統(tǒng)誤差，L表示目標總數(shù)；1表示目標1的總觀測次數(shù)；Μ · II表示2-范數(shù)；
表示直角坐標系到極坐標系 的坐標轉(zhuǎn)換函數(shù)h(·)的反函數(shù)；為目標1從k時刻到k+Ι時刻的觀測時間間隔；
和都是非線性函數(shù)。
[0040] 步驟4,求解系統(tǒng)誤差校正目標函數(shù)，得到校正后的系統(tǒng)誤差Θ。
[0041] 步驟3中建立的目標函數(shù)是高度非線性的，可以用多種數(shù)值優(yōu)化方法求解，例如 梯度下降法、信賴域法、牛頓法等，但本實施例充分考慮到實際中系統(tǒng)誤差較小，可以合理 地用一階泰勒展開式近似非線性部分進行閉式求解，該方法與其他方法相比，運算量較小 且求解速度快，具體步驟如下：
[0042] 4a)用一階泰勒展開式將非線性函數(shù)4 (Θ)近似為，
[0044] 其中，W為/40)在Θ =〇處的雅克比矩陣；
[0045] 4b)將4a)中近似后的4(θ)代入步驟3建立的系統(tǒng)誤差校正目標函數(shù)，得到化簡 后的系統(tǒng)誤差校正目標函數(shù)如下：
[0049] 4c)求解化簡后的系統(tǒng)誤差校正目標函數(shù)，得到校正后的系統(tǒng)誤差Θ = (HTH) 其中，：

[0051] 本發(fā)明的效果通過以下仿真對比試驗進一步說明：
[0052] 1.仿真參數(shù)：
[0053] 設(shè)定空間中有3個目標；傳感器1和傳感器2的位置分別為（0,0,0)km和（20,20， 0. l)km ;傳感器的幀間時間間隔在8~12s范圍內(nèi)隨機產(chǎn)生；傳感器在距離、方位、俯仰角 的標準差分別為50m，0. Γ，0. Γ ;觀測噪聲為零均值高斯白噪聲；傳感器的系統(tǒng)誤差設(shè)置 如表1所示。
[0054] 表1傳感器的系統(tǒng)誤差
[0056] 2.仿真內(nèi)容：
[0057] 2a)根據(jù)仿真參數(shù)的設(shè)定，產(chǎn)生各傳感器對3個目標的觀測航跡，如圖2所示。
[0058] 2b)利用2a)中傳感器對目標的觀測航跡，并結(jié)合本發(fā)明所提出的異步組網(wǎng)雷達 系統(tǒng)誤差校正方法對系統(tǒng)誤差進行校正，結(jié)果如表2所示。
[0059] 表2系統(tǒng)誤差校正結(jié)果
[0060]
[0061] 2c)根據(jù)表2的結(jié)果校正各傳感器的系統(tǒng)誤差，得到系統(tǒng)誤差校正后的目標航跡， 如圖3所示。
[0062] 3.仿真結(jié)果分析：
[0063] 從圖2中可以看出，傳感器1和傳感器2對同一目標的觀測航跡有明顯的區(qū)別；
[0064] 從圖3中可以看出，傳感器1和傳感器2在系統(tǒng)誤差校正后對同一目標的觀測航 跡基本重合。
[0065] 通過對圖2和圖3進行對比，可以看出，系統(tǒng)誤差得到了有效的校正。
[0066] 同時，表2的系統(tǒng)誤差校正結(jié)果表明，本發(fā)明能較準確的校正距離、俯仰角和旋轉(zhuǎn) 角等各種系統(tǒng)誤差。
【主權(quán)項】
1. 異步組網(wǎng)雷達系統(tǒng)誤差校正方法，包括如下步驟： 1) 設(shè)定目標1在三維笛卡爾公共坐標系中的動態(tài)模型為勻速運動模型； 2) 設(shè)定包含系統(tǒng)誤差的目標觀測模型為：其中，zf表示雷達m在k時刻對目標1的量測值，該量測值包括距離，方位角和俯仰 角；M丨表示k時刻觀測到目標1的雷達標號的集合，且M為雷達總數(shù)，卜 表示計算集合內(nèi)元素的個數(shù)；為k時刻目標1在三維笛卡爾公共坐標系 中的坐標值，T表示取矩陣轉(zhuǎn)置；Pni= [Xni yni zJT為雷達m在三維笛卡爾公共坐標系中的 坐標矢量，Xni是雷達m在X軸上的位置，y "是雷達m在y軸上的位置，z "是雷達m在z軸上 的位置；為雷達m的系統(tǒng)誤差矢量，Δ Pni是雷達m的距離誤差， 夂乳,是雷達m的方位角誤差，△ Iini是雷達m的俯仰角誤差；為雷達m 自身直角坐標系到笛卡爾公共坐標系坐標軸的旋轉(zhuǎn)角度，Ctni是X軸的旋轉(zhuǎn)角度，β "是y軸 的旋轉(zhuǎn)角度，丫"1是z軸的旋轉(zhuǎn)角度；為旋轉(zhuǎn)角度ω 對應(yīng) 的系統(tǒng)誤差，Δ (^是α n對應(yīng)的系統(tǒng)誤差，Δ β |〇是β n對應(yīng)的系統(tǒng)誤差，Δ γ |〇是γ n對應(yīng) 的系統(tǒng)誤差；R( ·)為三維坐標旋轉(zhuǎn)函數(shù)；為觀測噪聲；h( ·)為直角坐標系到極坐標 系的坐標轉(zhuǎn)換函數(shù)； 根據(jù)與A 丫"在空間變換上完全耦合的特性，將二者合為一個系統(tǒng)誤差并用變量替代雷達m的量測系統(tǒng)誤差A(yù)zni，用替代雷達m的坐標轉(zhuǎn)換系統(tǒng)誤差Δ Coni; 3) 結(jié)合步驟1)和步驟2)中分別設(shè)定的目標動態(tài)模型和目標觀測模型，建立系統(tǒng)誤差 校正目標函數(shù)如下：其中，L表示目標的總數(shù)；Ki 表示目標1總的觀測數(shù)；M · 11表示2-范數(shù)_>表示直角坐標系到極坐標系的坐標轉(zhuǎn)換函數(shù)h (·)的反函數(shù)；if為目標1從k時刻到k+i時 刻的觀測時間間隔；都是非線性函數(shù)； 4) 求解步驟3)建立的系統(tǒng)誤差校正目標函數(shù)，得到系統(tǒng)的校正誤差Θ。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步組網(wǎng)雷達系統(tǒng)誤差矯正方法，其中步驟1)中目標1在笛 卡爾公共坐標系中的勻速運動模型表示為：其中，表示k時刻目標1的運動狀態(tài)，表示目標1在 笛卡爾公共坐標系中X軸方向上的位置，表示目標1在笛卡爾公共坐標系中X軸方向上 的速度，.V(表示目標1在笛卡爾公共坐標系中y軸方向上的位置，％表示目標1在笛卡爾公 共坐標系中y軸方向上的速度，4表示目標1在笛卡爾公共坐標系中z軸方向上的位置，4 表示目標1在笛卡爾公共坐標系中z軸方向上的速度；乂表示k時刻目標1的運動模型噪 聲，用來衡量兩相鄰時刻目標運動狀態(tài)轉(zhuǎn)移的不確定性；表示k時刻目標1 的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，13為3X3單位矩陣；表示克羅內(nèi)克運算。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步組網(wǎng)雷達系統(tǒng)誤差校正方法，其中步驟2)中的直角坐標 系到極坐標系的坐標轉(zhuǎn)化函數(shù)h( ·)形式如下：其中，&是直角坐標系中X軸的坐標值，y 1^是直角坐標系中y軸的坐標值，z 1^是直角坐 標系中Z軸的坐標值；arctan( ·)表示反正切函數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步組網(wǎng)雷達系統(tǒng)誤差校正方法，其中步驟2)中的三維坐標 旋轉(zhuǎn)函數(shù)R( ·)，表示形式如下：其中，α是三維坐標旋轉(zhuǎn)時雷達自身直角坐標系X軸的旋轉(zhuǎn)角度，β是三維坐標旋轉(zhuǎn) 時雷達自身直角坐標系y軸的旋轉(zhuǎn)角度，γ是三維坐標旋轉(zhuǎn)時雷達自身直角坐標系ζ軸的 旋轉(zhuǎn)角度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步組網(wǎng)雷達系統(tǒng)誤差校正方法，其中步驟4)求解系統(tǒng)的校 正誤差Θ，按如下步驟進行： 4a)用一階泰勒展開式將非線性函數(shù)W (f〇近似為，其中，吣為K (Θ)在Θ =〇處的雅克比矩陣； 4b)將4a)中近似后的乂（Θ)代入步驟3建立的系統(tǒng)誤差校正目標函數(shù)，得到化簡后的 系統(tǒng)誤差校正目標函數(shù)如下：4c)求解化簡后的系統(tǒng)誤差校正目標函數(shù)，得到校正后的系統(tǒng)誤差Θ = (HtH) 1HtZ, 其中，
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種異步組網(wǎng)雷達系統(tǒng)誤差校正的方法，主要解決異步觀測條件下組網(wǎng)雷達的系統(tǒng)誤差校正問題。其實現(xiàn)過程是：1、設(shè)定目標的運動模型；2、設(shè)定包含系統(tǒng)誤差的觀測模型；3、根據(jù)設(shè)定的目標運動模型和觀測模型，建立系統(tǒng)誤差校正目標函數(shù)；4、求解系統(tǒng)誤差校正目標函數(shù)，得到校正后的系統(tǒng)誤差。本發(fā)明充分考慮各類系統(tǒng)誤差來源，建立了較完整的系統(tǒng)誤差模型，直接利用各雷達的異步觀測數(shù)據(jù)對組網(wǎng)雷達系統(tǒng)進行誤差校正，具有準確的誤差校正效果，可用于異步組網(wǎng)雷達系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差校正。
【IPC分類】G01S7/40, G01S13/87
【公開號】CN105353359
【申請?zhí)枴緾N201510727580
【發(fā)明人】劉宏偉, 周生華, 陳林, 雷歡, 蒲文強, 嚴俊坤
【申請人】西安電子科技大學(xué), 西安中電科西電科大雷達技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新研究院有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年10月30日