[發明專利]一種異步傳感器空間配準算法

有效

• 申請號: 201410280723.1
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104809326B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 方洋旺;雍霄駒;伍友利
• 申請（專利權）人: 方洋旺;雍霄駒
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 劉震

1.一種僅使用目標位置信息的異步傳感器空間配準的方法，其特征在于，該異步傳感器空間配準的方法包括時間對準過程和傳感器系統誤差估計過程，且偽量測方程的建立過程僅與目標的位置相關，而與目標的速度、加速度狀態無關；

時間對準過程完成傳感器數據之間在時間上的對準，傳感器A、傳感器B在本地直角坐標系下的量測數據分別為Y_A(t_i)和Y_B(t_i)，且傳感器A的采樣頻率大于傳感器B的采樣頻率，則由傳感器A向傳感器B的采樣時刻進行配準，具體為：

采用內插外推的時間配準算法將傳感器A的采樣數據向傳感器B的數據進行配準，使得兩個傳感器在空間配準時刻對同一個目標有同步的量測數據，內插外推時間配準算法如下：

在同一時間片內將各傳感器觀測數據按測量精度進行增量排序，然后將傳感器A的觀測數據分別向傳感器B的時間點內插、外推，以形成一系列等間隔的目標觀測數據，采用常用的三點拋物線插值法進行內插外推時間配準算法得到傳感器A在t_Bk時刻在本地直角坐標系下的量測值為：

其中，t_Bk為配準時刻，t_k-1,t_k,t_k+1為傳感器A距離配準時刻最近的三個采樣時刻，Y_A(t_k-1),Y_A(t_k),Y_A(t_k+1)分別為其對應的對目標的探測數據；

完成時間配準后，根據傳感器A的配準數據與傳感器B的采樣數據，采用基于地心地固(Earth Center Earth Fixed,ECEF)坐標系下的偽量測法實現傳感器A和傳感器B的系統誤差的估計；基于ECEF的系統誤差估計算法具體為：

假設k時刻目標在本地直角坐標系下真實位置為X'₁(k)＝[x'₁(k),y'₁(k),z'₁(k)]^T，極坐標系下對應的量測值為分別為距離、方位角、俯仰角；轉換至本地直角坐標系下為X₁(k)＝[x₁(k),y₁(k),z₁(k)]^T；傳感器系統偏差為分別為距離、方位角和俯仰角的系統誤差；于是有：

其中表示觀測噪聲,均值為零、方差為

式(2)可以用一階近似展開并寫成矩陣形式為：

X'₁(k)＝X₁(k)+C(k)[ξ(k)+n(k)] (3)

其中，

設兩部傳感器A和B,則對于同一個公共目標，假定該目標在地心地固坐標系下為X'_e＝[x'_e,y'_e,z'_e]^T，可得

X'_e＝X_As+B_AX'_A1(k)＝X_Bs+B_BX'_B1(k) (4)

B_A，B_B分別為目標在傳感器A與傳感器B本地坐標下的位置轉換到ECEF坐標系下的位置時的轉換矩陣，X_As和X_Bs分別為傳感器A和傳感器B在地心地固坐標系下的位置，X'_A1(k)和X'_B1(k)分別為目標在傳感器A和傳感器B的本地坐標系下的真實位置；

定義偽量測為：

Z(k)＝X_Ae(k)-X_Be(k) (5)

其中，X_Ae(k)＝X_As+B_AX_A1(k)；X_Be(k)＝X_Bs+B_BX_B1(k)

將式(2)、式(3)代入式(4)可以得到關于傳感器偏差的偽測量方程

Z(k)＝H(k)β(k)+W(k) (6)

其中，H(k)＝[-B_AC_A(k) B_BC_B(k)]，C_A(k)和C_B(k)分別為傳感器A和傳感器B在式(3)中對應的C矩陣；Z(k)為偽測量向量；H(k)為測量矩陣；β為傳感器偏差向量；W(k)為測量噪聲向量；由于n_A(k),n_B(k)為零均值、相互獨立的高斯型隨機變量,因此W(k)同樣是零均值高斯型隨機變量,其協方差矩陣為R(k)。