專利名稱：用于異類多傳感器系統(tǒng)的誤差配準方法
技術領域：
本發(fā)明屬于異類多傳感器組網的誤差配準技術領域，適用于雷達與ESM、紅外等被 動傳感器組網的場合。
背景技術：
主被動異類傳感器網是一種典型的多傳感器系統(tǒng)組網模式。在多傳感器組網系統(tǒng) 中，如何對各傳感器的系統(tǒng)誤差進行有效的配準和補償，是其核心關鍵技術之一。目前，關于異類傳感器網誤差配準技術的研究比較少。在這些方法中，比較典型的 方法是將系統(tǒng)誤差作為一個分量擴充到目標狀態(tài)方程中，即采用聯(lián)合估計方法實現(xiàn)系統(tǒng)誤 差的估計。這種方法在具體求解時，需要準確建立目標的狀態(tài)方程(在實際工程應用中，目 標的真實狀態(tài)往往是不可知的)，否則狀態(tài)方程的失配將會直接影響估計的精度。

發(fā)明內容
1.要解決的技術問題本發(fā)明的目的在于提供一種用于異類傳感器網的誤差配準方法。該誤差配準方法 首先基于交叉定位原理求解真實目標的定位誤差數(shù)學模型，然后基于雷達量測求解真實目 標的定位誤差數(shù)學模型，最后求解系統(tǒng)誤差觀測數(shù)學模型并得出系統(tǒng)誤差的實時估計。本 誤差配準方法基于無源定位原理，適用于雷達與ESM、紅外等被動傳感器組網的場合。2.技術方案本發(fā)明所述的用于異類傳感器網的誤差配準方法，包括以下技術措施首先基于 交叉定位原理求解真實目標的定位誤差數(shù)學模型，然后基于雷達量測求解真實目標的定位 誤差數(shù)學模型，最后求解系統(tǒng)誤差觀測數(shù)學模型并得出系統(tǒng)誤差的實時估計。
四

說明書附圖1是本發(fā)明具體實施方式
1中的雷達與被動傳感器利用方位測量角對 一個目標的交匯定位示意圖；說明書附圖2是本發(fā)明利用雷達與被動傳感器測量數(shù)據(jù)進行 系統(tǒng)誤差配準的具體實施流程圖。
五具體實施例方式以下結合說明書附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。參照說明書附圖，本發(fā)明的具 體實施方式分以下幾個步驟(1)基于交叉定位原理求解真實目標的定位誤差數(shù)學模型假設雷達1和被動傳感器2分別對監(jiān)視區(qū)域內的某個目標進行測量，目標所在的 真實位置為(Χ' ,ι')，兩傳感器的位置分別位于(Xpy1)和(X2，y2)。雷達和被動傳感器 獲得的目標方位測量值分別為、和Ci2，如圖1所示。由于兩部傳感器測量值中同時包括系統(tǒng)偏差和隨機偏差，所以、和Ci2可表示 為
3
\ Ccx = a[ + Δα, + αλ [α2 - α'2 + Aan + da2
⑴其中α'2分別為目標與傳感器的真實角度；Δ α工、Δ α 2分別為傳感器的 系統(tǒng)誤差；da pda 2分別為傳感器的量測隨機誤差，其相應的協(xié)方差分別用σ^、σ〗2表示。如果目標與傳感器真實角度已知，利用交叉定位幾何原理可以求解出目標的真實 位置為
χ =
yp2 - yp\ + xpitg^l - xp2tga'2
墳α丨—tga2
^ yPitg^'i -yPitga'2+{xPx - Xp1^gaVga12 tga[~tga'2
⑵ ⑶ 將式(1)代入式(2)，同時考慮到Δ α ρ Δ a 2、d a ^d a 2遠遠小于a 采用一階近似的方法，目標在X軸的真實坐標可另外表示為
2'
Δχ =
=Xd+ Δ χ+dx
_ yPi ~ypx +XPitgal -xp2tga2
tgcc^ - tga2 (A - B)Aal -(A-C)Aa2
⑷
(5)
(6)^b _(A-B)dax -(A-Qda2 D(7)
其中
A = cos ( a f-a 2) [(yp2-yPi)cos a^os a2+xp^in a^os a2-xp2cos apin a-2]
B = sin(af_a2) [(ypi-yp2)sina^os a-2+xp^os a^os a2+xp2sinapin a-2]
C = sin(af-a 2) [(yp2-yPi)cos apin a2+xp^in apin a2+xp2cos a^os a-2]
D = sin(af-a 2) sin( a「a 2)
根據(jù)式(4)--(7)可知，χ實際為傳感器實際測量值交匯所獲得的目標X軸位置
Δ χ可近似為傳感器系統(tǒng)誤差在交匯過程中X軸所產生的系統(tǒng)定位誤差；dx則是傳感器隨 機誤差在交匯過程中X軸所產生的部分隨機誤差。同理，將式⑴代入式(3)，目標在y軸的真實坐標可另外表示為y' = yd+ Δ y+dy(8) ypItgal - ypxtga2 +{xp{ - χρ )tga]tga2
yd =Aydy ={Ε-F
其中
E =cos ( a
F =sin (a
G =sin (a
tgax 一 tga2 Qg— 尸)Aa1 -(E-G)Aa2 D
(Ε - F)dal -(E- G)da2
(9)
(10) (11)
^in a 2] ^in a 2]
^os a 2]
4(12)根據(jù)式⑶ (11)可知，y實際為傳感器實際測量值交匯所獲得的目標Y軸位置； Δ y可近似為傳感器系統(tǒng)誤差在交匯過程中Y軸所產生的系統(tǒng)定位誤差；dy則是傳感器隨 機誤差在交匯過程中Y軸所產生的部分隨機誤差。式(4)和(8)就是利用交叉定位原理得到的真實目標定位誤差數(shù)學模型。(2)基于雷達量測求解真實目標的定位誤差數(shù)學模型雷達的距離測量值巧和方位角測量值α工可表示為 r η = r; + Ar1 + drx αγ = α[ + Aal + dax其中r'工為目標與傳感器的真實距離；Ar1為傳感器的測距系統(tǒng)誤差；(Ir1為傳 感器的距離量測隨機誤差，其相應的協(xié)方差用 <表示。根據(jù)式(12)，利用雷達的測量值可以求解除目標的真實位置為
fx' = Xp1 + (rj - Δγ, — drx) cos(aj - Δα, - da、) [y' = yp^ + (r, - Αη - drx) Sin(C)T1 - Δα_ )對上式進行二階近似可得
fx' = Xpl + f\ cos or, — (Arl + drx) cos αλ + (Δα, + da1 sin ax |_y' = ^yp1 + η sin ax — (Ar1 + νλ) sin αλ - (Aal + dax )rx cos a,式(14)就是利用雷達測量值得到的真實目標定位誤差數(shù)學模型。(3)系統(tǒng)誤差觀測數(shù)學模型 根據(jù)式(4)、(8)、(14)，可以構造如下的系統(tǒng)誤差觀測數(shù)學模型
(15)
(13)
(14)Z(k)=H(k) β+Kk)
其中
糊=Xfi + η yPi + rxCosa1 sin or.
β (k)=[Ar1Δ a
H{k) =COSCif1 sin a1A-E E-F
(17)
C_%
G-
r, sin a,
(+ rx cos a,
隨機測量協(xié)方差矩陣R可通過對式(15)左側的Z求偏導獲得 —紀
(16)
(18)
R =
δ
(19)
其中，δχ2、δ/可通過下式獲得
7 /4
■ 2 一 2— 2 / 、丄 2.2/ χ 2SeC CC\
σ, =σ cos (ax) + rx sin (a})σ +
τ I4
2 Ci 2 sec CXj 2 -σ +--
{tgax -Iga2)4(tga] -tga2)
(20)
權利要求
用于異類多傳感器系統(tǒng)的誤差配準方法，其特征在于包括以下技術措施(1)基于交叉定位原理求解真實目標的定位誤差數(shù)學模型；(2)基于雷達量測求解真實目標的定位誤差數(shù)學模型；(3)求解系統(tǒng)誤差觀測數(shù)學模型并得出系統(tǒng)誤差的實時估計。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于雷達量測求解真實目標的定位誤差數(shù)學模型，其特征在 于具有如下技術特征雷達的距離測量值A和方位角測量值α ！可表示為其中，r/為目標與傳感器的真實距離；Ar1為傳感器的測距系統(tǒng)誤差；Clr1為傳感器 的距離量測隨機誤差，其相應的協(xié)方差用表示。根據(jù)上式，利用雷達的測量值可以求解 除目標的真實位置為上式就是利用雷達測量值得到的真實目標定位誤差數(shù)學模型。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)誤差的實時估計，其特征在于采用如下的技術措施步 驟基于系統(tǒng)誤差觀測數(shù)學模型，根據(jù)廣義最小二乘估計方法，可以得到某個時刻系統(tǒng)誤差 的實時估計為β = {h'R ) ' H R 1Z 此時，> 的估計協(xié)方差為對于所有K個時刻，系統(tǒng)誤差的實時估計可以通過下式獲得JV = χρχ + (η - Arj - dr{) cos(a, - Aal - dal) = yp、+ {rx 一 Ar1 - \) sin( ,l — Δ , - da、)對上式進行二階近似可得(x' = Xp1 + rx cos αλ - (Δη + \) cos Qi1 + (Δα, + dax )r, sin Or1 [_y' = ypx + rx sin Qf1 - (Arl + drx )sina, — (Aor1 + dax )rx cos axβ = Υ, H'(k)R-1 (k)H(k)X H'(k)R~] (k)Z(k)
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于異類多傳感器系統(tǒng)的誤差配準方法，該技術屬于雷達數(shù)據(jù)處理領域。目前，關于異類傳感器網誤差配準技術的研究比較少。在這些方法中，比較典型的方法是將系統(tǒng)誤差作為一個分量擴充到目標狀態(tài)方程中，即采用聯(lián)合估計方法實現(xiàn)系統(tǒng)誤差的估計。這種方法在具體求解時，需要準確建立目標的狀態(tài)方程(在實際工程應用中，目標的真實狀態(tài)往往是不可知的)，否則狀態(tài)方程的失配將會直接影響估計的精度。為了有效解決實際工程應用中異類傳感器網的實時誤差配準問題，設計了一種基于無源定位原理的異類傳感器網誤差配準方法。經仿真驗證，該誤差配準方法適用于雷達與ESM、紅外等被動傳感器組網的場合，具有推廣應用價值。
文檔編號G01S13/06GK101984359SQ201010155760
公開日2011年3月9日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權日2010年4月27日
發(fā)明者周武, 宋強, 滕克難, 熊偉, 王海鵬, 董云龍 申請人:中國人民解放軍海軍航空工程學院