一種改進(jìn)的廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種廣義最小二乘的誤差配準(zhǔn)方法，具體涉及一種基于WGS-84坐標(biāo) 系的改進(jìn)廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)方法。本發(fā)明屬于雷達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年，雷達(dá)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，不僅被應(yīng)用于國(guó)防軍事，還被應(yīng)用在 民航調(diào)度、空中管制等領(lǐng)域。尤其近些年隨著社會(huì)的進(jìn)步，多雷達(dá)組網(wǎng)對(duì)目標(biāo)的跟蹤、定位 會(huì)給人們的生活帶來極大的改善。誤差配準(zhǔn)是雷達(dá)組網(wǎng)的目標(biāo)跟蹤的首要問題，配準(zhǔn)誤差 的大小直接影響目標(biāo)跟蹤定位的正確性。董云龍等在《一種修正的精確極大似然誤差配準(zhǔn) 算法》（哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)3(2006) :479-483) -文中，對(duì)誤差配準(zhǔn)有較為詳細(xì)的描述。
[0003] 眾所周知，雷達(dá)系統(tǒng)主要存在著兩種誤差：隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。隨機(jī)誤差不是一 個(gè)固定的值，具有一定的隨機(jī)性，但是它有統(tǒng)計(jì)規(guī)律，其數(shù)值大小具有一定的概率分布；系 統(tǒng)誤差是一種確定性的誤差，需要事先進(jìn)行估計(jì)，再進(jìn)行補(bǔ)償，這一過程稱為誤差配準(zhǔn)。具 體參照何友、修建娟、張晶煒等著，電子工業(yè)出版社2006年出版的《雷達(dá)數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用》。
[0004] 在雷達(dá)組網(wǎng)中的系統(tǒng)誤差包括以下四種：（1)定位誤差（2)天線的方位標(biāo)校誤差 (3)量測(cè)系統(tǒng)誤差（4)空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型誤差。因此人們研宄了一些經(jīng)典誤差配準(zhǔn)算法，例 如實(shí)時(shí)質(zhì)量控制算法、最小二乘算法、廣義最小二乘算法、精確極大似然算法以及基于大地 坐標(biāo)系（ECEF和WGS-84)的誤差配準(zhǔn)算法等。董云龍等在《一種改進(jìn)的雷達(dá)組網(wǎng)誤差配準(zhǔn) 算法》（系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)7 (2005) : 1583-1586.) -文中，對(duì)基于大地坐標(biāo)系的誤差配準(zhǔn)算法有 較為詳細(xì)的描述。
[0005] 基于WGS-84坐標(biāo)系的廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)方法考慮了隨機(jī)量測(cè)誤差對(duì)誤差配 準(zhǔn)的影響，對(duì)不同的誤差項(xiàng)賦予不同的權(quán)值，所以該方法（簡(jiǎn)稱WGS-GLS)的性能優(yōu)于基于 WGS-84坐標(biāo)系的最小二乘配準(zhǔn)方法（簡(jiǎn)稱WGS-LS)，是一種行之有效的誤差配準(zhǔn)方法，但是 該方法的收斂步數(shù)和收斂之后的穩(wěn)定性不是很理想?，F(xiàn)有技術(shù)并沒有解決的有效辦法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的廣義最小二乘誤差配 準(zhǔn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)收斂步數(shù)和收斂之后的穩(wěn)定性不理想的技術(shù)問題。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0008] -種改進(jìn)的廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)方法，其特征在于，包括：
[0009] 步驟一：將雷達(dá)A對(duì)目標(biāo)的徑向距離、方位角、俯仰角的測(cè)量值轉(zhuǎn)換為目標(biāo)在雷達(dá) A的局部坐標(biāo)系中的直角坐標(biāo)，將雷達(dá)B對(duì)目標(biāo)的徑向距離、方位角、俯仰角的測(cè)量值轉(zhuǎn)換 為目標(biāo)在雷達(dá)B的局部坐標(biāo)系中的直角坐標(biāo)；
[0010] 步驟二：通過雷達(dá)A和雷達(dá)B的地理坐標(biāo)以及雷達(dá)A和雷達(dá)B的WGS-84坐標(biāo)，把 目標(biāo)在雷達(dá)A的局部坐標(biāo)系中的直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)在雷達(dá)A在WGS-84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)， 把目標(biāo)在雷達(dá)B的局部坐標(biāo)系中的直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)在雷達(dá)B在WGS-84坐標(biāo)系中的坐 標(biāo)；
[0011] 步驟二：讓目標(biāo)在雷達(dá)A和雷達(dá)B的WGS-84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)進(jìn)彳丁相減，然后進(jìn)tx 一階泰勒展開，得到一階泰勒展開式，并令一階泰勒展開式為〇 ;
[0012] 步驟四：將一階泰勒展開式進(jìn)行化簡(jiǎn)，然后表示為經(jīng)典的高斯一馬爾科夫廣義最 小二乘模型；
[0013] 步驟五：根據(jù)廣義最小二乘模型得到改進(jìn)的廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)算法。
[0014] 前述的一種改進(jìn)的廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述步驟一中，目標(biāo) 在雷達(dá)A的局部坐標(biāo)系中的直角坐標(biāo)為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改進(jìn)的廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)方法，其特征在于，包括： 步驟一：將雷達(dá)A對(duì)目標(biāo)的徑向距離、方位角、俯仰角的測(cè)量值轉(zhuǎn)換為目標(biāo)在雷達(dá)A的 局部坐標(biāo)系中的直角坐標(biāo)，將雷達(dá)B對(duì)目標(biāo)的徑向距離、方位角、俯仰角的測(cè)量值轉(zhuǎn)換為目 標(biāo)在雷達(dá)B的局部坐標(biāo)系中的直角坐標(biāo)； 步驟二：通過雷達(dá)A和雷達(dá)B的地理坐標(biāo)以及雷達(dá)A和雷達(dá)B的WGS-84坐標(biāo)，把目標(biāo) 在雷達(dá)A的局部坐標(biāo)系中的直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)在雷達(dá)A在WGS-84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，把目 標(biāo)在雷達(dá)B的局部坐標(biāo)系中的直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)在雷達(dá)B在WGS-84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)； 步驟二：讓目標(biāo)在雷達(dá)A和雷達(dá)B的WGS-84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)進(jìn)彳丁相減，然后進(jìn)彳丁一階 泰勒展開，得到一階泰勒展開式，并令一階泰勒展開式為〇 ; 步驟四：將一階泰勒展開式進(jìn)行化簡(jiǎn)，然后表示為經(jīng)典的高斯一馬爾科夫廣義最小二 乘模型；步驟五：根據(jù)廣義最小二乘模型得到改進(jìn)的廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)算法。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述 步驟一中，目標(biāo)在雷達(dá)A的局部坐標(biāo)系中的直角坐標(biāo)為：
目標(biāo)在雷達(dá)B的局部坐標(biāo)系中的直角坐標(biāo)為：
其中，ArA為雷達(dá)A對(duì)目標(biāo)的徑向距離系統(tǒng)偏差，A0A為雷達(dá)A對(duì)目標(biāo)的方位角系 統(tǒng)偏差，AqA為雷達(dá)A對(duì)目標(biāo)的俯仰角系統(tǒng)偏差，ArB為雷達(dá)B對(duì)目標(biāo)的徑向距離系統(tǒng)偏 差，A0B為雷達(dá)B對(duì)目標(biāo)的方位角系統(tǒng)偏差，AqB為雷達(dá)B對(duì)目標(biāo)的俯仰角系統(tǒng)偏差， rA" (k)為不考慮隨機(jī)量測(cè)誤差時(shí)雷達(dá)A對(duì)目標(biāo)Tk的徑向距離，0/ (k)為不考慮隨機(jī)量 測(cè)誤差時(shí)雷達(dá)A對(duì)目標(biāo)Tk的方位角，nA" (k)為不考慮隨機(jī)量測(cè)誤差時(shí)雷達(dá)A對(duì)目標(biāo)Tk 的俯仰角，rB" (k)不考慮隨機(jī)量測(cè)誤差時(shí)雷達(dá)B對(duì)目標(biāo)Tk的徑向距離，0B" (k)為不考 慮隨機(jī)量測(cè)誤差時(shí)雷達(dá)B對(duì)目標(biāo)Tk的方位角，nB" (k)為不考慮隨機(jī)量測(cè)誤差時(shí)雷達(dá)B對(duì) 目標(biāo)Tk的俯仰角。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改進(jìn)的廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述 步驟二中，目標(biāo)在雷達(dá)A的WGS-84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為：
，其中（xAs，yAs，zAs)為雷達(dá)A的WGS-84坐標(biāo)，
目標(biāo)在雷達(dá)B的WGS-84坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為：
其中（xBs，yBs，zBs)為雷達(dá)B的WGS-84坐標(biāo)，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種改進(jìn)的廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述 步驟三中，一階泰勒展開式為： f(Mk)，0)~f(V (k)，！^ )+Vp[f(V (k)，！^ ) + ▽ *[f(V (k)，0')][步（k) - !])' (k)]， ▽ *[f(V(k)，13 '）] = [TAXJA (k)，-TBXJB (k) ] =k(k)， Vp[f(itr (k), |3r ) ] = [TaXLa (k), -TbXLb (k) ] =A(k), 其中，步（k)為雷達(dá)A和B在第k次采樣時(shí)刻對(duì)目標(biāo)Tk的測(cè)量值；為雷達(dá)A和B的 系統(tǒng)偏差；iT(k)為雷達(dá)A和B在第k次采樣時(shí)刻對(duì)目標(biāo)Tk的測(cè)量值；0 '為系統(tǒng)偏差 的初始估計(jì)；

5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種改進(jìn)的廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述 步驟三中，一階泰勒展開式為：在沒有任何先驗(yàn)信息的條件下，。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種改進(jìn)的廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)方 法，其特征在于，所述步驟四中，將一階泰勒展開式進(jìn)行化簡(jiǎn)，得到：
，其中X(k)是已知參數(shù)的矩陣， 是由量測(cè)噪聲導(dǎo)致的誤差，
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種改進(jìn)的廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述 步驟四中，經(jīng)典的高斯一馬爾科夫廣義最小二乘模型為： X0 +I=Y， 其中，X=[入（1)，入（2)，…，入（k)]，，
e，一fu，〇〇, e，）r。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種改進(jìn)的廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)方法，其特征在于，所述 步驟四中

【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改進(jìn)的廣義最小二乘誤差配準(zhǔn)方法，本發(fā)明在針對(duì)多雷達(dá)的WGS-84坐標(biāo)系配準(zhǔn)，采用改進(jìn)的廣義最小二乘方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的廣義最小二乘方法，提高了系統(tǒng)誤差的估計(jì)精度。本發(fā)明方法不僅能夠準(zhǔn)確估計(jì)系統(tǒng)誤差，而且減少了收斂步數(shù)和提高了收斂之后的穩(wěn)定性，從而改善了目標(biāo)跟蹤定位的性能。
【IPC分類】G01S7-40
【公開號(hào)】CN104808183
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510195637
【發(fā)明人】李家強(qiáng), 趙春艷, 陳金立, 趙榮華
【申請(qǐng)人】南京信息工程大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日