基于联邦UKF的多源测控数据融合处理方法

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1、第32卷第1期2013年2月飞行器测控学报JoumalofSpacecraft1T&CTechnologyV01．32No．1Feb．ZOl3基于联邦UKF的多源测控数据融合处理方法+陈洪，惠争虎，郑昊鹏(酒泉卫星发射中心·甘肃酒泉·732750)摘要：为确保载人航天上升段测控实时外弹道跟踪的精度和可靠性，针对目前测控资源冗余、测量信息利用率低的缺点，结合航天测控的特点提出基于联邦UKF(无迹卡尔曼滤波)的测控数据融合处理方法，并对需要解决的关键技术问题进行了分析。仿真结果表明：采用基于联邦UKF的数据融合方法，外弹道实时跟踪精度提高约30％，解决了弹道优选方法存在阶跳的问题，算法的收

2、敛速度可以满足实时导引的要求。关键词：集中式数据融合；分布式数据融合；联邦UKF滤波；目标跟踪中图分类号：V557文献标志码：A文章编号：1674—5620(2013)01一0075一05DOI：10．7642／j．issn．1674—5620．2013一01一0075一05AFusionMethodofMulti—SourceMeasurementDataBasedonFederatedUKFCHENHong，HUIZhenghu，ZHENGHaopeng(JiuquanSatelliteLaunchCenter，Jiuquan，GansuProvince7327S0)Abstrac

3、t：FollowinganalysisoftheredundancyofcurrentTT&C(Tracking，TelemetryandCommand)resourcesandlowutilizationefficiencyofmeasurementdata，andthefeaturesofspaceTT＆C，aTT&CdatafusionmethodbasedonfederatedUKF(UnscentedKalmanFilter)filterisproposedtoensurethereliabilityandaccuracyoftrack—ingintheboostphaseo

4、fmannedspaceflights．Keytechnologiesformulti—sourcemeasurementdatafusionareana—lyzed．ComputersimulationshowsthatthetrackingaccuracyisincreasedbythirtypercentbyusingthefederatedUKFdatafusionmethod．Moreover，thefusedballisticcurveiscontinuousandtheconvergencespeedmeetsthere—al—timerequirementsofguid

5、anceforothermeasurementequipment．Keywords：centralizeddatafusion；distributeddatafusion；federatedUnscentedKalmanFilter(UKF)；objectn．acking为确保载人航天发射上升段测控任务中对目标的可靠跟踪，通常采用光学、雷达和遥测等多种测控手段相结合、多套设备同时测量的方法。中心计算机在进行实时外弹道跟踪时，首先对各测量设备的观测数据进行外弹道解析，然后根据不同测量设备所处的任务弧段和数据质量优选出一条解析弹道作为实时外弹道输出，用于指挥决策的依据以及测控设备的实时导引

6、。这种实时外弹道跟踪的方法，弹道跟踪质量依赖于单台测控设备的跟踪质量，其冗余测量信息的综合利用率低，输出的外弹道不连贯，存在弹道阶跳的问题。本文结合航天测控的特点，提出基于联邦UKF(无迹卡尔曼滤波)的测量数据融合方法，可以有效提高测控资源中冗余测量信息的综合利用率，提高实时外弹道跟踪的精度和可靠性。1目标跟踪数据融合的主要方法在航天测控中，表征目标飞行特性的状态方程和雷达、光学等测量设备的观测方程均具有很强的非线性，可采用非线性滤波的方法对目标的飞行状态进行滤波估计。基于非线性滤波的数据融合方法分集中式和分布式2种，集中式数据融合方式如图1所示，即将所有测量设备的测量数据作为同一个非

7、线性滤波器的观测信息进行状态估计。该方法实*收稿日期：2012一06—30；修回日期：2012—10～1l第一作者简介：陈洪(1974一)，男，博士，高级工程师，主要研究方向为无线宽带通信、数据融合及测控数据处理；E—mail：chenhon97409@163．com飞行器测控学报第32卷现简单，在理论上可给出目标飞行状态的最优估计，但直接应用于航天测控中存在以下严重问题：1)在组合观测信息大量冗余的情况下，计算量将以滤波器维数的三次方剧增。例