多雷达系统误差估计原理与实现

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1、维普资讯http://www.cqvip.com现代电子工程2003年第3期l多雷达系统误差估计原理与实现赵宗贵(中国电子科技集团公司第二十八研究所南京210007)【摘要】本文描述了雷达测量系统误差的来源，并给出了雷达系统误差修正的坐标系统和实现原理。本文导出了雷达系统误差测量模型和线性化公式。对两雷达系统误差修正导出了具体实现公式。本文最后进行了模拟误差分析并提出了改进的技术措施。【关键词】多雷达配准雷达系统误差多传感器多目标跟踪[Abstract】ThispaperdescribesS0u】℃esoftheradarmeasu_rcm~t．sl锄~ZTOran

2、dinmxtucesthecoordinatesystemusedtoC0[31~tthiserroranditsimplementationprinciple．Thispaperdevelopsaradarsystemerrormeasametrmntmodelwithitslineafizationformul&Tlmformulaforconectingsys~m~Tl'OroftworadarisalsoputforwarckLastly,thepaperanalyzesthesimula~veerrorandprovidessolrl~modificati

3、onn~thods．[Keywords】Multi-radarregistrationRadarsystemerrorMulti-s~lsorandmultigatgettracking1引言在多传感器数据融合过程中，首先要进行各传感器测量数据的时空校对，又称配准(Registration)。对于多雷达测量的配准来说，其配准误差主要来源于雷达系统误差。因此，实现多雷达对多目标的融合跟踪，首要任务是估计和消除雷达系统误差。雷达系统误差的来源包括：距离误差：包括固定偏差和增益误差等；方位误差：包括固定偏差和天线倾斜等；仰角误差：包括固定偏差和天线倾斜等；时间误差：指雷达

4、配时系统的固定偏差和增益误差等；位置误差：指雷达的定位经度、纬度、高度偏差。雷达系统误差修正有两种方式，一种是具有标准参考曲线情况，即已知空中目标的实时准确位置(如GPS定位目标)，对雷达系统误差进行修正。第二种方式是多雷达联合对空中一批目标进行观测，对测量数据进行处理，以估计出各雷达的系统误差，此时至少要有两部雷达。本文描述了雷达系统误差参数和统一坐标系统，给出了测量模型及其线性化公式，导出了两雷达系统误差测量线性化实现公式。本文还根据[3]的模拟仿真结果对雷达系统误差估计精度进行了分析，并描述了降低估计误差的技术途径，最后给出TT_程实践所达到的技术水平。维普资

5、讯http://www.cqvip.com2现代电子工程2003年第3期2雷达测量的系统误差和坐标系统2．1误差变量选择按文[1]，雷达对目标的角度测量误差可表示为一个常量加上随机噪声，于是雷达对目标的仰角和方位测量误差可分别表示为：：+)(1)：+)(2)其中和如是仰角测量和方位角测量的系统误差，而(r)和(r)分别是高斯白噪声。雷达对目标的测距误差则由三部分组成：=+r+(z)(3)其中是斜距测量固有误差，是斜距测量误差增益，r是目标与雷达的实际距离，(f)是高斯白噪声。假设，、、相互独立。2。2统一坐标系统由于多雷达测量均具有系统误差，考虑各雷达分布在地面上大

6、范围内，以及探测目标的可能分布情况(如有标准航迹曲线情况所给出的目标地理坐标的散布范围)，因此采用地球惯性坐标(即地心坐标系)为统一坐标系统，如图1所示。N图l地心坐标系在地心坐标系中，目标观测可表示为=。+R(4)其中R。为地心到雷达天线的矢量：=+

7、iz，)sin8r—cosBrsinL(5)。cosB，cosL，维普资讯http://www.cqvip.com赵宗贵多雷达系统误差估计原理与实现3这里Rj为雷达所在地面位置的地球半径，L为其经纬度(B为地心纬度)，h为雷达天线海拔高度，假设Rj与hr在同一直线上。不难看出这里良是已知量。足为雷达天线到被测目标的矢

8、量，在地心坐标下其表达式为：COS0—。．OC。．。．．．。．．．OC．．．．．．ⅡLR，=P·sin0(6)其中r为目标与雷达的斜距，、0分别为仰角和方位角，因此r(cos~cos8，cos~osin8，sin~o)是目标在雷达直角坐标系(正北为x轴，正东为Y轴，左手坐标系)中的位置，而P则为雷达直角坐标系向地心坐标系的坐标变控矩阵：COSBr，0，sinBrP(L，Br)=sinL，sinB，，一COSLr，一sinLrCOSB，(7)一COSLrsinB，，一sinL，，COSLrCOSB，3测量模型已知N部雷达位置经纬度Bril，其中诸B为地心纬度。又已