[發(fā)明專利]一種基于M估計的雷達系統(tǒng)誤差魯棒配準方法及系統(tǒng)

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• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114461968A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 汪敬東;羅文三;陳爽
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0九研究所
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G06F17/11;G06F17/15;G06F17/16;G01S7/40
• 代理公司: 武漢華之喻知識產權代理有限公司 42267
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

本發(fā)明公開了一種基于M估計的雷達系統(tǒng)誤差魯棒配準方法及系統(tǒng)，用于計算兩個雷達的系統(tǒng)誤差估計量，且用于兩個雷達從開機到關機的全過程，其中，配準方法包括：初始化步驟、目標函數(shù)求解步驟、目標循環(huán)求解步驟和時刻循環(huán)求解步驟；本發(fā)明使用M估計函數(shù)改寫目標函數(shù)，并計算得到含有自適應矩陣的估計增益矩陣，而自適應矩陣的值會根據殘差的值自適應地調節(jié)，無論殘差是正向偏大或是負向偏大，自適應矩陣都會隨殘差的絕對值的增大而減小，從而降低異常數(shù)據的權重，減少異常數(shù)據對系統(tǒng)誤差估計值的不利影響；因此，利用M估計的魯棒性，可以得到更為準確的系統(tǒng)誤差估計值。

技術領域

本發(fā)明屬于目標跟蹤領域，更具體地，涉及一種基于M估計的雷達系統(tǒng)誤差魯棒配準方法及系統(tǒng)。

背景技術

在目標跟蹤問題中，系統(tǒng)誤差是多雷達信息融合中特有的，對單雷達沒有顯著影響。由于系統(tǒng)誤差的存在，雷達測量的目標位置和目標真實的位置之間會有一個固定的差異，進而導致多雷達信息融合時融合中心難以判斷測量值屬于哪個目標，容易誘發(fā)航跡的錯誤關聯(lián)。此外，有時系統(tǒng)誤差還會導致融合中心認為目標數(shù)量多于實際數(shù)量，即產生“鬼影”。不僅系統(tǒng)誤差容易誘發(fā)融合中心的誤判，融合中心的誤判也會加大系統(tǒng)誤差估計的難度。因此，在多雷達數(shù)據融合時必須估計雷達的系統(tǒng)誤差，并在測量值中對其進行補償。

系統(tǒng)誤差估計的主體思想是通過兩個雷達對同一目標進行觀測，當前目標在天空，兩個雷達在地面，當前目標為勻速直線運動，兩個雷達固定不動；二者的觀測結果即量測必然存在“差異”，造成這種差異的主要原因是兩個雷達各自的系統(tǒng)誤差。那么，將兩個雷達的量測的“差異”作為已知量，將系統(tǒng)誤差作為待估計量，并建立已知量和待估計量之間的數(shù)學模型，便可以求解待估計量，即系統(tǒng)誤差估計量。這個過程被稱為系統(tǒng)誤差配準，用于計算兩個雷達在同一時刻對同一目標的系統(tǒng)誤差估計量且用于兩個雷達從開機到關機的全過程，包括以下步驟：

步驟1：實時地采集各雷達的探測數(shù)據，將當前時刻第i個雷達對當前目標的原始量測記為：分別表示當前時刻第i個雷達對當前目標的探測位置在球坐標系下的距離、方位角和俯仰角；m表示該數(shù)據為探測數(shù)據；k為當前時刻，l為當前目標的序號，一共有n個目標，n為預先設定的自然數(shù)，1≤n≤20；i為設備序號，i的值為1時表示第1個雷達，為2時表示第2個雷達；

步驟2：以兩個雷達所在地面和當前目標所在空間中的任一點為原點，記東向、北向、天向分別為x、y、z三個方向，建立笛卡爾坐標系；將原始量測轉換為笛卡爾坐標系下的量測Z_i，k，l：

其中分別表示當前時刻第i個雷達對當前目標的探測位置在x、y、z三個方向的坐標；

計算量測差分Z_k，l：

Z_k，l＝Z_1，k，l-Z_2，k，l+(Loc₁-Loc₂)；

Loc_i為第i個雷達在笛卡爾坐標系中的坐標；

步驟3：按以下公式計算量測差分Z_k，l：

其中H＝[I₃ O₃]，I₃為3階單位矩陣，O₃為3階零矩陣；轉換測量噪聲w_i，k，l為零均值高斯白噪聲；B_i，k，l為系統(tǒng)誤差轉移矩陣；