專利名稱:一種同平臺配置的雷達與紅外傳感器進行空間配準的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)融合技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種同平臺配置的雷達與紅外傳感器進行空間配準的方法。
背景技術(shù):
隨著科學技術(shù)的發(fā)展,傳感器的性能得到了很大的提高,各種面向復雜應(yīng)用背景的多傳感器系統(tǒng)大量涌現(xiàn)。特別是進入20世紀70年代以后,高技術(shù)兵器尤其是精確制導武器和遠程打擊武器大量出現(xiàn),使戰(zhàn)場范圍擴大到海、陸、空、天、電磁五維空間中。依靠單一傳感器提供信息已無法滿足需要,而采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)處理來自于微波、毫米波、電視、紅外、激光以及電子情報技術(shù)等覆蓋寬廣頻段的有源和無源探測器在內(nèi)的觀測數(shù)據(jù),不僅可以實現(xiàn)對多個傳感器探測信息的綜合、分析和處理,達到資源共享,功能、性能相互彌補,還可以使系統(tǒng)具有良好的魯棒性,擴展的系統(tǒng)時空覆蓋范圍,良好的檢測能力等諸多優(yōu)點。雷達與紅外傳感器屬于異類傳感器,具有上述多傳感器的優(yōu)勢,它們在機載系統(tǒng)、艦載系統(tǒng)、 反導彈、近程目標跟蹤中得到了廣泛的使用,然而來自于這兩個不同傳感器的數(shù)據(jù)具有不同的采樣間隔,所采用的坐標系也不盡相同,要完成對這些數(shù)據(jù)的融合處理,只有對這些數(shù)據(jù)進行空間配準的情況下才能進行融合處理,可見數(shù)據(jù)的空間配準過程是完成后續(xù)融合、 跟蹤的基礎(chǔ),沒有經(jīng)過空間配準的數(shù)據(jù)將無法完成數(shù)據(jù)的融合??臻g配準在整個數(shù)據(jù)融合中占有基礎(chǔ)性的地位,對傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的性能起著非常重要的作用?;诳臻g配準的重要性,國內(nèi)外眾多的專家學者在此領(lǐng)域作出了大量的研究。目前常用的空間配準算法主要有離線配準方法和在線配準方法,其中離線配準方法主要有實時質(zhì)量控制法采用對每個傳感器所測得的數(shù)據(jù)進行平均處理,然后取平均值作為傳感器的觀測值;最小二乘法采用對每個傳感器所測得的數(shù)據(jù)運用最小二乘法進行運算處理,取其運算結(jié)果作為傳感器最終觀測值;加權(quán)最小二乘法 (GLS)是對最小二乘法的一種推廣,它根據(jù)傳感器所測數(shù)據(jù)的方差為每個測量值賦予不同的權(quán)值,然后運用最小二乘法則進行計算,此外還有極大似然法等。在線配準方法主要有各種濾波算法=Helmick利用卡爾曼濾波來估計傳感器偏差參數(shù),該算法以一個傳感器為參考,利用多個傳感器對目標的位置觀測值的微分估算出傳感器的偏差參數(shù),然后把其余各傳感器對準到該傳感器的參考坐標系中,消除傳感器偏差; Nabaa利用擴展的卡爾曼濾波算法來綜合考慮傳感器系統(tǒng)偏差和相對于公共參考坐標的位置、方位誤差,此外還有UKF等濾波算法在空間配準中也得到了應(yīng)用。由于紅外傳感器的量測值缺乏目標的距離信息,目前用于雷達與紅外傳感器空間配準的算法主要是各種在線配準方法,系統(tǒng)的狀態(tài)方程普遍采用了直角坐標系形式,然而雷達的測量是基于極坐標系的,許多實際系統(tǒng)也只需要目標的極坐標參數(shù),需要進行直角坐標與極坐標之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,而且現(xiàn)有的空間配準算法對系統(tǒng)狀態(tài)初始值的取值很敏感,對預測協(xié)方差矩陣的初始值有太多的限制,配準的精度比較低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的目的在于提供一種同平臺配置的雷達與紅外傳感器進行空間配準的方法,旨在解決現(xiàn)有技術(shù)提供的雷達與紅外傳感器的空間配準算法目標狀態(tài)與實際需求坐標系不一致,現(xiàn)有的空間配準算法對系統(tǒng)狀態(tài)初始值敏感,對預測協(xié)方差矩陣的初始值有限制,配準的精度比較低的問題。本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的,一種同平臺配置的雷達與紅外傳感器進行空間配準的方法,所述方法包括下述步驟
權(quán)利要求
1. 一種同平臺配置的雷達與紅外傳感器進行空間配準的方法,其特征在于,所述方法包括下述步驟根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)向量,建立系統(tǒng)的狀態(tài)方程,即
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述系統(tǒng)的狀態(tài)向量為 X(t,) = [r (/,), G(tk \ ^(.hh Wk \ ^k ) ^kI )]7 ,其中,(r(tk),θ (tk),n (tk))是 k
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述系統(tǒng)的量測向量為Z=[Pr(tk), er(tk), nr(tk), θ j (tk), njtk)]。
4.如權(quán)利要求ι所述的方法,其特征在于,所述根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程、量測方程和狀態(tài)向量的初始化值,對后續(xù)量測數(shù)據(jù)進行UKF濾波配準,得到紅外傳感器相對于雷達的空間配準偏差Δ = [Δ忒Δ引7的步驟具體包括下述步驟(a)、對狀態(tài)向量和協(xié)方差進行初始化操作,即
全文摘要
本發(fā)明適用于數(shù)據(jù)融合技術(shù)領(lǐng)域,提供了一種同平臺配置的雷達與紅外傳感器進行空間配準的方法,所述方法包括建立以極坐標位置、直角坐標速度和極坐標配準偏差為狀態(tài)向量的系統(tǒng)狀態(tài)方程和量測方程;用前兩個時刻雷達與紅外傳感器的量測通過UT變換得到系統(tǒng)狀態(tài)向量的初始化值;根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程、量測方程和狀態(tài)向量的初始化值,對量測數(shù)據(jù)進行UKF濾波配準,得到紅外傳感器相對于雷達的空間配準偏差本發(fā)明克服了現(xiàn)有雷達與紅外傳感器空間配準的局限性,提高了配準的精度。
文檔編號G06F19/00GK102176220SQ201110009460
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者蔣峰, 黃建軍 申請人:深圳大學