一种外辐射源雷达网误差自配准方法技术

本发明专利技术公开了一种外辐射源雷达网误差自配准方法，本发明专利技术只利用各个接收站的量测信息进行自配准。在各接收端有条件提供ADS-B（广播式自动相关监视系统）或AIS（船舶自动识别系统）等解调信息的情况下，如解调信息中含有被雷达探测到的目标状态数据，则以该数据为参照数据，比对雷达的量测数据得到配准参数估计量；否则，仅利用多个目标的量测构建配准模型，将配准问题归结为非线性参数估计问题，经过系列操作及合理近似进一步将模型转化为准线性模型，然后采用两步最小二乘估计和后处理最终得到配准参数。该方法不需要发射站和接收站之间进行合作式同步，且全局收敛性好，估计精度逼近CRLB（克拉美罗界），计算复杂度低，具有推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达数据处理领域，涉及多传感器组网融合的误差配准方法，具体涉 及。
技术介绍
外辐射源雷达（又称无源雷达）是一种利用第三方发射的电磁信号探测目标的雷 达体制，其自身不发射信号，因而具有低成本、隐蔽性好、抗干扰能力强、电磁兼容性好等诸 多优势。但由于发射不受控，基于单发单收的简单双基地几何结构在覆盖上常无法满足要 求，因此组建多基地外辐射源雷达网并通过数据融合实现信息提取和有效覆盖构成了一种 新的解决方案。外辐射源雷达作为一种多传感器组网系统，如何对各信息量测单元的系统 误差（即失配量）进行有效配准是其一项关键技术。 与单基地雷达组网相比，外辐射源雷达网具有如下特点： 1)距离量测量为双基距离，乃两欧几里得范数之和，非线性相比于单基地距离更 为严重，处理起来更为繁杂； 2)由于发射功率不高，外辐射源雷达网常具有小而多（单站规模较小、站数较 多）的特点，其到达角量测精度较低（部分系统甚至不进行到达角测量）。 现有的单基地雷达网配准方法主要利用了单基地距离与到达角的关系，这一模型 在外辐射源雷达网中并不适用。 相比于主动式多基地雷达，外辐射源雷达网在几何结构上与之接近，但是在外辐 射源雷达网中发射站不受控，因而主动式多基地雷达中所采用的如原子钟、GPS以及信息交 换协议等收发合作式同步配准法在外辐射源雷达网中也没法应用。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术根据外辐射源雷达网的特点，提供了一种利用 雷达自身对目标的量测实现各单元间配准的方法，从而保证数据融合优质进行，使外辐射 雷达网的性能和优势充分发挥。 本专利技术所采用的技术方案是：，在多发单收 外辐射源雷达网、单发多收外辐射源雷达网、或多发多收外辐射源雷达网中，利用接收站量 测信息进行自配准、或辅以广播式自动相关监视系统（ADS-B)提供的参照数据协助配准、 或辅以船舶自动识别系统（AIS)提供的参照数据协助配准，而不需要发射站配合配准过 程；其特征在于，包括以下步骤： 步骤1 :针对量测数据，判断是否存在ADS-B或AIS提供的参照数据； 若是，则计算参照量测，比较实际量测与参照量测得失配量，得到配准参数，本流 程结束； 若否，则顺序执行步骤2; 步骤2 :利用多个目标的量测构建双基距离量测模型，将配准问题归结为非线性 参数估计问题，经过系列操作及合理近似进一步将模型转化为准线性模型； 步骤3 :采用两步最小二乘估计和后处理得到双基距离失配量以及目标位置的估 计； 步骤4 :判断步骤3中估计所得的失配量是否收敛； 若否，则在原始数据中扣除步骤3中估计所得的失配量，然后回转执行所述的步 骤2; 若是，则进一步利用步骤3中估计所得的目标位置进行双基速度和到达角配准， 最终得到双基距离、双基速度和到达角配准参数。 作为优选，步骤1中所述的计算参照量测，比较实际量测与参照量测得失配量，得 到配准参数；具体实现过程为利用由ADS-B或AIS提供的参照数据中的目标状态信息及 已知的发射、接收站点位置信息计算参照双基距离、参照双基速度、参照到达角，将该目标 的实际量测值减去参照量测值并取平均后作为配准参数，在后续观测中扣除该参数实现配 准。 作为优选，步骤2中所述的构建双基距离量测模型，将配准问题归结为非线性参 数估计问题； 对于多发单收外辐射源雷达网，其具体实现过程为：假设接收站位于原点，发射 站个数为M,坐标为q m, m = 1，2, 一，Μ,发射站坐标已知，目标个数为P,坐标为rp, p = 1，2,…，P，对应发射站m--接收站的双基距离失配量为δ m，则目标p对应发射站m的 双基距离量测表示为 [0021 ] um，p = | |rp_qm| 卜| Irp| | + δ m+em，p (式壹） 其中，I |*| I表示欧几里得范数，、5为随机量测误差，假定各随机量测误差均服从 零均值高斯分布，且相互独立； 将所有双基距离量测用矩阵形式表示为 u = d+C δ +e (式威） 其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外辐射源雷达网误差自配准方法，在多发单收外辐射源雷达网、单发多收外辐射源雷达网、或多发多收外辐射源雷达网中，利用接收站量测信息进行自配准、或辅以广播式自动相关监视系统(ADS‑B)提供的参照数据协助配准、或辅以船舶自动识别系统(AIS)提供的参照数据协助配准，而不需要发射站配合配准过程；其特征在于，包括以下步骤：步骤1：针对量测数据，判断是否存在ADS‑B或AIS提供的参照数据；若是，则计算参照量测，比较实际量测与参照量测得失配量，得到配准参数，本流程结束；若否，则顺序执行步骤2；步骤2：利用多个目标的量测构建双基距离量测模型，将配准问题归结为非线性参数估计问题，经过系列操作及合理近似进一步将模型转化为准线性模型；步骤3：采用两步最小二乘估计和后处理得到双基距离失配量以及目标位置的估计；步骤4：判断步骤3中估计所得的失配量是否收敛；若否，则在原始数据中扣除步骤3中估计所得的失配量，然后回转执行所述的步骤2；若是，则进一步利用步骤3中估计所得的目标位置进行双基速度和到达角配准，最终得到双基距离、双基速度和到达角配准参数。

【技术特征摘要】
1. 一种外辐射源雷达网误差自配准方法，在多发单收外辐射源雷达网、单发多收外辐 射源雷达网、或多发多收外辐射源雷达网中，利用接收站量测信息进行自配准、或辅以广播 式自动相关监视系统（ADS-B)提供的参照数据协助配准、或辅以船舶自动识别系统（AIS) 提供的参照数据协助配准，而不需要发射站配合配准过程；其特征在于，包括以下步骤： 步骤1 :针对量测数据，判断是否存在ADS-B或AIS提供的参照数据； 若是，则计算参照量测，比较实际量测与参照量测得失配量，得到配准参数，本流程结 束； 若否，则顺序执行步骤2; 步骤2:利用多个目标的量测构建双基距离量测模型，将配准问题归结为非线性参数 估计问题，经过系列操作及合理近似进一步将模型转化为准线性模型； 步骤3 :采用两步最小二乘估计和后处理得到双基距离失配量以及目标位置的估计； 步骤4 :判断步骤3中估计所得的失配量是否收敛； 若否，则在原始数据中扣除步骤3中估计所得的失配量，然后回转执行所述的步骤2 ; 若是，则进一步利用步骤3中估计所得的目标位置进行双基速度和到达角配准，最终 得到双基距离、双基速度和到达角配准参数。2. 根据权利要求1所述的外辐射源雷达网误差自配准方法，其特征在于：步骤1中所 述的计算参照量测，比较实际量测与参照量测得失配量，得到配准参数；具体实现过程为利 用由ADS-B或AIS提供的参照数据中的目标状态信息及已知的发射、接收站点位置信息计 算参照双基距离、参照双基速度、参照到达角，将该目标的实际量测值减去参照量测值并取 平均后作为配准参数，在后续观测中扣除该参数实现配准。3. 根据权利要求1所述的外辐射源雷达网误差自配准方法，其特征在于：步骤2中所 述的构建双基距离量测模型，将配准问题归结为非线性参数估计问题； 对于多发单收外辐射源雷达网，其具体实现过程为：假设接收站位于原点，发射站个数 为M,坐标为m= 1，2,…，M,发射站坐标已知，目标个数为P,坐标为rp,p= 1，2,…，P， 对应发射站m--接收站的双基距离失配量为Sm，则目标p对应发射站m的双基距离量 测表示为 Um,p=IIrP-QmII+IIrpII+ 5m+em,p(式壹） 其中，I|*|I表示欧几里得范数，、5为随机量测误差，假定各随机量测误差均服从零均 值高斯分布，且相互独立； 将所有双基距离量测用矩阵形式表示为u=d+C8+e(式威） 其中， ]'uP= [U1，P，U2，P，...，UmJT， (!=(1,.(1.- -.(1,.dp= [d1；p,d2；p, ―,dM；p]T,dm；p =I Irp-qj|+1|rp| | , C = Ip ? Im fs= [S1,S2，…，SJT， ? ，泛2，…，e.W...

【专利技术属性】
技术研发人员：万显荣，易建新，程丰，吕敏，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42