ADS-B用于高精度雷达标定的方法

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1、航空学报ActaAeronauticaetAsIrOnauficaSin／caDec252015Vol36No123947—3956ISSN1000．6893CN11—1929／Vhttp：Hhkxbbuaa．edu．cnhkxb@buaaeduCRADS—B用于高精度雷达标定的方法张涛1’*，唐小明1，金林1‘21．海军航空工程学院电子信息工程系，烟台2640012．南京电子技术研究所，南京210039摘要：为了更好地解决高精度雷达标定的问题，提出了基于广播式自动相关监视系统(ADS—B)固定误差及目标回波中心动态修正的雷达标定新方法。首先分析

2、了ADS-B位置数据误差的来源、类型及在雷达坐标系下的特征，同时对民航目标回波中心的变化作了分析建模，在此基础上进一步通过对雷达数据与ADS—B数据之差作动态联合修正，最终估算出雷达系统误差．．提高了雷达系统误差标定的精度和稳定性。并利用多批次的实测数据对该标定新方法与其他方法进行了对比验证，结果表明，该方法有效提高了标定的精度和稳定性，并已成功应用于雷达标定设备中。关键词：广播式自动相关监视系统(ADS—B)；高精度雷达；误差分析建模；动态联合修正；误差标定中图分类号：V19；TN958．8文献标识码：A文章编号：1000—6893(2015)

3、12—3947—10现代战争中，依靠单传感器提供信息已无法满足作战的需求，基于多传感器组网的信息融合因其更为精确、可靠而成为一种主要的目标位置、轨迹、态势信息的获取方式[]屯]。所有传感器的测量值都包含两种类型的误差：随机误差和系统误差[3]。随机误差可以用对观测值进行平均的方法滤除，而系统误差被普遍认为是一个恒定或者缓慢变化的量，在单传感器系统中不能通过原有的Kalman滤波器等滤波方法消除。系统误差的存在可能导致融合系统对同一目标形成虚假航迹或者融合后丢失目标，大大降低了信息融合带来的优势H]。因此对传感器系统误差进行估计，以消除系统误差带来

4、的不利影响，具有重要的意义。本文研究的是对高精度雷达的系统误差标定的后处理方法。在空中交通管制领域，多数民航飞机已安装广播式自动相关监视系统(ADS—B)实时广播自己的位置、速度等信息，这些信息来自于机载全球卫星导航系统(GNSS)，具有较高的精度，可以直接作为真值标定普通雷达的系统误差或与其他传感器数据进行融合[5‘9]。文献E4]未考虑ADS—B数据的误差，通过系统误差配准实时得到单传感器的系统误差，但其配准精度对高精度雷达略显不足。文献E]o一11]中ADS—B误差模型和实际情况有一定差别，其配准精度也不足以满足对高精度雷达的标定需求。通过

5、对ADS—B固定误差及目标回波中心变化引人的误差进行建模，协同高精度雷达的数据，联合估计出ADSB固定误差，对ADS—B与雷达数据之差作联合修正，最后估算出雷达系统误差。这种方法不需要来自其他雷达的数据，且不需要多个航迹的数据，大大地增加了标定的实用性，有效地降低了融合中心计算的复杂度。收稿日期：2015-01—16；退修日期：2015—02—12；录用日期：2015—06-11；网络出版时间：2015—06—3015：38网络出版地址：WWWcnkinel／kcms／detail／111929V201506301538003html基金项目：国

6、家自然科学基金(61032001)*通讯作者Tel：0535—5357371E-mail：z554136435@126．com}

7、鼹格武；ZhangT，TangXM，JinLAmethodofhigh—accuracyradarcalibrationwithADS—BEJ]ActaAeronauticaetAstronaut／caSin／ca，2015．36(12)：3947-39567张涛．唐小明，金林÷ADS-B嗣于商精度雷达标定的方法!J]航空学撮．2015．36(12)：3947-39563948航空学报Dec252015Vol36No．

8、121ADS—B位置精度分析ADS—B播报的位置信息来自于机载GNSS导航设备，具有较高的精度，但飞机所发位置报文与发射时飞机所处的位置并不一致。报文中的位置信息和飞机的真实位置之间的误差主要来自两个方面：一是机载导航系统的定位精度；二是从定位到发射的不可补偿时延[12I。ADS—B的位置精度可以表示为盯一盯N+rV(1)式中：盯N为机载导航系统的定位精度；r为未能得到补偿的时延(从定位到发射)；V为飞机对地速度。对于普通GPS接收机来说，盯。的水平位置精度为10m[2]，巧。的测高精度为15m。DN被认为服从零均值的正态分布，可以通过求平均来滤

9、除。不可补偿的时延因难以测量、误差量级更大目．不具有零均值特性而需要着重处理。在国际民航组织针对ADS—B系统提出的最低性能标准“DO一