与三坐标雷达配准方法及其应用分析

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1、万方数据第23卷第6期空军雷达学院学报V01．23No．6呈QQ2生!圣旦』旦坠翌垒!竺!垒i!E旦堕里!!璺坌型垒竺坐虫Y旦笪：至QQ2文章编号：1673．8691(2009)06-0391-04两坐标与三坐标雷达配准方法及其应用分析张殿程1，江晶2，陆泳舟3(1．空军雷达学院研究生管理大队，武汉430019；2．空军雷达学院预警监视情报系，武汉430019；3．91635部队，北京102249)摘要：针对工程上用最小二乘方法难以对两坐标雷达与三坐标雷迭进行直接配准的问题，提出先由三坐标雷达量测估计出两坐标雷达的俯仰观测，再进行最

2、小二乘配准的方法．在推导两坐标雷达俯仰角量测估计公式和分析其误差的基础上，给出了完整的基于广义最小二乘的两坐标雷达和三坐标雷达的配准算法．仿真结果表明了该方法的有效性和实用性．关键词：雷达组网；广义最小二乘估计；空间配准中图分类号：TN957：TP212文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8691．2009．06．001雷达组网充分利用各个雷达的资源和信息融合优势，借助通信手段连接成网，由中心站统一调配，通过多个雷达之间的协调和性能互补的优势，克服了单个雷达的不确定性，提高了整个组网系统的整体作战能力⋯．但

3、其前提是各个雷达之间数据必须配准，空间配准是多目标跟踪系统中的关键环节，是进行目标状态估计、数据关联、航迹融合以及态势评估的基础，配准误差的大小直接影响系统的性能瞄J．其算法主要有：实时质量控制RTQC算法【31、最d、---乘Ls算法【4】、精确极大似然估计EML算法【5J、广义最／j、--乘GLS算法16j，序贯最d、--"乘RLS算法【_刀等．GLS算法考虑了随机量测误差对误差配准的影响，性能略优于RTQC和LS算法，计算量小于EML算法，是工程上常用的一种方法，但其配准模型要求同时对两部雷达进行配准，并且两部雷达量测维数必须

4、一致．现实的雷达网中装备着大量的两坐标雷达，如何使用GLS方法对两坐标雷达和三坐标雷达进行配准，是需解决的问题．本文通过建立两部雷达对同一目标观测的几何模型，利用三坐标雷达的量测估算出两坐标雷达的俯仰角量测，并用一阶泰勒近似的方法对两坐标雷达的俯仰角量测误差进行分析，构建出广义最小二乘法进行配准的诸项要素，从而实现基于广义最dx--乘的两坐标雷达与三坐标雷达的配准．1基于广义最小二乘的配准算法以雷达网内两部雷达为例，雷达1为三坐标雷达，雷达2为两坐标雷达．受地球曲率的影响，雷收稿日期：2009—07—13作者简介：张殿程0981-)

5、。男．硕士生。主要从事决策融合研究达1和雷达2各自的本地坐标系与地心坐标系不是平行的．为了便于研究，本文中雷达l和雷达2各自的本地坐标系已经进行了坐标旋转，与地心坐标系相互平行，如图l所示．坐标点D为坐标原点，即地心的位置．雷达l位于彳点，彳点在地心中的坐标为％一，Kt，易一)．雷达2位于B点，B点在地心中的坐标为％，％，磊)．r点是目标的真实位置，兀点为雷达l对目标的量测位置，兀点为雷达2对目标的量测位置。图1配准模型图1．1两坐标雷达的俯仰角量测估计方法令雷达l对目标的量测为(吃，以。，棚，雷达2对目标的量测为(喙，以)，其中，

6、．表示斜距，a表示方位角，e表示俯仰角．则量测点兀在雷达1本地直角坐标系中的坐标∽，见，列为兄2吃c08比咖以1办2凡COS以cosa厶}(1)面：吃sin以J如雷达1的本地直角坐标系与地心系平行，则兀点在地心坐标系中的坐标帆，圮，召。)为万方数据392空军雷达学院学报2009年对雷达1，目标真实位置在地心系中的位置向(2)量为由式(1)和(2)可知，由于雷达2没有对目标的俯仰角量测，则无法得到量测点乃在地心系中的坐标．假设z&为雷达2量测点乃在地心中z方向的坐标，则有z&=Z&，即，窆Isin台2t+2，位=兀Isin坑t+乙l(

7、3)镪：arcsin[丝坐譬亟二型]“)钮t即为雷达2对目标的俯仰角量测估计值．它由雷达1的斜距量测兀h俯仰角量测西。、雷达2的斜距量测，窆t以及雷达1和雷达2的位置坐标确定．那么雷达1的斜距量测误差、俯仰角量测误差和雷达2的斜距量测误差直接影响到雷达2俯仰角估计值的量测误差．设晶、玉分别是雷达1的斜距和俯仰角的量测噪声方差，五是雷达2的斜距量测噪声方差．根据式(4)，用泰勒近似法捧1求得雷达2俯仰角量测噪声方差为『晶00]删=[镑甏鬻牡蠢oI．【00而J『ige：．ta龟。a已．t1T一【否r1．t否P。．I否您。J～(瓦ae2,

8、k-M2--+(静2甜∞2靠(5)式中，lhe¨，强。为目标真实位置在两雷达本地坐标系中的坐标，本文计算如时用目标的量测吃，以，咆代替真实值，显然玉(助是时变的．1．2广义最,j,--乘算法雷达2的量测由(忍，西)变为(嘭，以，鲤t)