[發(fā)明專利]雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)的空間配準(zhǔn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610111258.8
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105652255B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周生華;劉宏偉;洪浪;但曉東;糾博;嚴(yán)俊昆
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué);西安中電科西電科大雷達(dá)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新研究院有限公司
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)的空間配準(zhǔn)方法，可用于目標(biāo)檢測中的信號融合。

背景技術(shù)

雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)的信息融合是雷達(dá)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)的信息融合分為三個(gè)層次：航跡融合、判決融合和信號融合，信號融合的難度最大，但其能夠提高雷達(dá)對目標(biāo)的檢測性能。雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行信號融合的前提是雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各雷達(dá)的信號能夠在空間中配準(zhǔn)，但由于各雷達(dá)觀察警戒模式不同、位置不同、雷達(dá)參數(shù)不同以及所處環(huán)境不同等因素，導(dǎo)致對雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各雷達(dá)接收信號成功進(jìn)行空間配準(zhǔn)有較大的難度。實(shí)際上，空間配準(zhǔn)問題幾乎成了信號融合檢測領(lǐng)域普遍回避的問題，大部分信號融合的研究都是在假設(shè)各雷達(dá)站信號已經(jīng)完成空間配準(zhǔn)的條件下進(jìn)行的。

已有的空間配準(zhǔn)方法主要分為兩類：離線處理和在線處理。離線處理方法以解決傳感器系統(tǒng)偏差為主要目的。離線處理方法主要包括：最小二乘法、廣義最小二乘法、最大似然法和精確極大似然估計(jì)等。在線處理方法主要用于實(shí)時(shí)估計(jì)系統(tǒng)偏差，能較好的表現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境、噪聲影響及特殊運(yùn)動狀態(tài)下的誤差動態(tài)變化，具有更好的靈活性和適用性。在線處理方法主要包括：基于卡爾曼濾波算法、改進(jìn)的卡爾曼濾波算法以及序貫卡爾曼濾波算法。

上述已有的空間配準(zhǔn)方法中，離線處理方法僅適用于固定誤差因素，對非固定誤差因素?zé)o法給出有效評測；在線處理方法盡管靈活性強(qiáng)，但操作不夠簡便，不利于工程應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)的空間配準(zhǔn)方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)操作復(fù)雜和不能對非固定誤差因素進(jìn)行有效評測的不足，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)信號融合時(shí)的空間配準(zhǔn)。

本發(fā)明對于一個(gè)包含多部雷達(dá)的雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)，其進(jìn)行空間配準(zhǔn)的技術(shù)方案包括如下：

1)設(shè)定雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)視區(qū)域，選定監(jiān)視區(qū)域中心點(diǎn)作為初始柵格單元的中心點(diǎn)；

2)根據(jù)雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各雷達(dá)波束指向選出照射到監(jiān)視區(qū)域的雷達(dá)；

3)計(jì)算雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各雷達(dá)在監(jiān)視區(qū)域中心點(diǎn)處形成的初始空間分辨單元信息以及初始柵格單元中心點(diǎn)相對于指向監(jiān)視區(qū)域的各雷達(dá)的方位角θ_i和俯仰角其中1≤i≤N,N表示所述指向監(jiān)視區(qū)域的雷達(dá)總數(shù)；

4)將每個(gè)雷達(dá)的初始空間分辨單元近似為橢球形狀，計(jì)算該橢球區(qū)域的協(xié)方差矩陣C_i，其中1≤i≤N,N表示所述指向監(jiān)視區(qū)域的雷達(dá)總數(shù)；

5)計(jì)算初始柵格單元的大小和對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣P；

5a)根據(jù)各橢球區(qū)域的協(xié)方差矩陣C_i，計(jì)算各橢球相交區(qū)域的協(xié)方差矩陣C：

其中，(·)^-1表示矩陣求逆運(yùn)算，k_i表示所述指向監(jiān)視區(qū)域的第i部雷達(dá)對應(yīng)的橢球區(qū)域的協(xié)方差矩陣的權(quán)重系數(shù)，k_i的取值依據(jù)行列式最小準(zhǔn)則確定；

5b)對各橢球相交區(qū)域的協(xié)方差矩陣C進(jìn)行特征值分解，C＝VDV^-1，得到特征值矩陣D和特征向量矩陣V；

根據(jù)特征值矩陣D得到初始柵格單元的大小為：

其中，的對角線元素表示初始柵格單元三維尺寸，m表示松弛因子，m的取值由雷達(dá)參數(shù)和布站情形確定；

5c)根據(jù)特征向量矩陣V的正交特性，將C＝VDV^-1變換為：C＝(V^-1)^TDV^-1，得到初始柵格單元對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣為：P＝V^-1；

6)根據(jù)初始柵格單元的大小和對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣P，將監(jiān)視區(qū)域劃分為E個(gè)格網(wǎng)單元；

7)完成空間配準(zhǔn)：

根據(jù)指向監(jiān)視區(qū)域的每個(gè)雷達(dá)與E個(gè)格網(wǎng)單元的角度關(guān)系，將每個(gè)格網(wǎng)單元對應(yīng)到該雷達(dá)的接收通道；

根據(jù)指向監(jiān)視區(qū)域的每個(gè)雷達(dá)與E個(gè)格網(wǎng)單元的距離關(guān)系，將每個(gè)劃分出的格網(wǎng)單元對應(yīng)到該雷達(dá)的距離單元；

將雷達(dá)的回波信號放入對應(yīng)的格網(wǎng)單元完成空間配準(zhǔn)。

本發(fā)明方法根據(jù)多源信息融合理論，對多部雷達(dá)在監(jiān)視區(qū)域中心的初始分辨單元的相交區(qū)域擬合得到初始柵格單元，并利用初始柵格單元對監(jiān)視區(qū)域劃分成格網(wǎng)，能夠完成組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)空間配準(zhǔn)的要求，與傳統(tǒng)航跡起始方法相比能夠保證在監(jiān)視區(qū)域中能量損失較小。