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雷达组网数据融合中几个问题的研究

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 雷达组网数据融合中几个问题的研究 作者:蒋立民 来源:《科技创新与应用》2013 年第 14 期 摘 要:近年来,雷达组网技术得到了迅猛的发展,雷达组网在防空预警、海岸警戒等领 域中的作用变得越来越重要。文章针对雷达组网的实际情况,通过对影响雷达网数据融合处理 的几个问题进行分析,给出解决这些问题的方法。 关键词:雷达组网;空间配准;误差校准;数据融合 引言 近些年来,我国国土防卫系统受到了越来越严重的武器威胁,这对于传统的雷达系统来说 也产生了更多的条件,其必须要不断提升抗干扰能力和信息处理能力,才能有效的应对当前的 严峻形势。组网雷达主要是通过将雷达分布在不同的位置,然后再借助这些数据形成一个数据 链,由同一的数据中心进行综合控制盒调配,以此促进雷达信息系统作用的充分发挥,进而促 进雷达本身在反隐身和抗干扰能力方面的大幅度提升。文章主要探讨了数据融合中几个通常要 考虑和解决的关键问题:(1)数据融合;(2)空间配准及滤波坐标系选择;(3)误差校 准。 1 数据融合 数据融合技术将传统学科和新兴技术进行有效的集成,利用信息技术将不同位置的雷达所 探测到的信息进行综合处理,这种通过融合过程获得的测量数据相比单一的雷达测量数据具有 更高的准确性,这也充分体现出了数据融合的有事。当前数据融合的方法一般分为分布式融 合、集中式融合和混合式融合几种。其中,分布式数据融合指的是将一定量的单个数据雷达数 据处理器按照一定的标准进行连接,进而实现一个完整的运行轨迹,这种系统结构相对较为简 单,而且操作也很容易,只需要对有效的资源进行科学的计算便能实现。集中式数据融合主要 是将多个复杂的系统结构进行集中处理,对于计算机技术有着较高的要求,同时其本身具有较 强的完整性,对于数据处理技术也有着较高的跟踪精度。混合式数据融合则是对以上两种数据 的一种综合。 在雷达数据融合中使用的算法,通常有目标位置估算法和相关处理方法两种。目标位置估 算法主要是根据不同的参数对数据结果进行估计,以此来获得相对准确的数据。相关处理方法 则是根据雷达数据所体现出来的轨迹进行衡量,其中主要的处理方法有适用于稀疏目标环境的 最近邻域 NN 法;适用于低密度目标的多假设跟踪 MHT 法;适用于多目标交叉情况的多因子 综合相关法;适用于高密度目标的联合概率数据关联 JPDA 法;适用于极稠密目标的编队跟踪 FT 法。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 2 空间配准及滤波坐标系选择 通常情况下,在同一个雷达组网系统中会包含多个不同的雷达,而每个雷达所对应的数据 参照点和系统坐标都有着一定的差异,而对多个雷达系统进行组网之前,通常需要将所有的雷 达都利用统一的标准进行转换,并且保证它们处在同一个区域中,然后在该区域内进行相关的 数据测量和计算工作。如果需要对系统坐标进行变化,就需要对其覆盖区域进行相应的转变, 否则会造成数据目标的分裂,而无法保证测量数据结果的准确性。对此,我们在进行数据融合 的过程中,要面对变换数据庞大的运算量,必须要引入相关的计算方法来提高数据计算结果的 准确性。所以可以利用经纬度坐标来实现,根据每个分布在不同位置的雷达站所获得的航迹参 数而获得坐标数据,便可以分别对经、纬度进行 α-β 滤波。 2.1 设地面上有一点,在两种坐标系中的坐标为( X,Y,Z) 和( B,L,H),则两坐 标之间的变换关系 (1) 2.2 由( X,Y,Z)转化为大地地理坐标( B,L,H) (2) 以上两式中 , (a、b 为地球椭圆长短半轴) 2.3 目标位置坐标转换 目标雷达站直角坐标 (3) 测站点 T0 的地心坐标(B0,L0,H0) (4) 目标的地心坐标 (5) 目标对另一站的站心坐标(B1,L1,H1) (6) 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 式中: 下脚标 p、T0 分别表示目标和观测站心。 3 误差校准 在进行雷达组网的过程中,如果有两部或者以上的雷达在同一个区域内发生重叠,则会形 成相同的观测坐标,而由于系统误差的客观性,很容易导致不同的雷达组网结果之间存在着一 定的差异,有时也会导致不同的雷达之间出现交接跟踪的现象,这样便会使数据目标发生不一 致。为了保证目标的一致性,必须要通过有效的策略减少雷达错误的出现,以此来促进情报的 准确性,而对于不同区域内的雷达数据进行有效的调整和修正,则是促进其数据准确性提高的 有效途径。用(r,?准,ε)来表示雷达观测目标的距离、方位和仰角,雷达对目标的测量误 差可表示为一个常量,这样雷达对目标的距离、方位和仰角测量误差可分别表示为 (7) 式中:Δr、Δ?准和 Δε 占分别是斜距测量,方位和仰角测量的系统误差,而 Vr(t)、 V?准(t)和 Vε(t)是相互独立的高斯白噪声。 在具有测量误差情况下的目标真实位置的坐标(r′,?准′ε′)可以用式(2)表示 (8) 通常情况下,对于系统误差的修正,可以采用设备校准或者是数据校准两种方法。设备校 准主要是对现有的雷达设备进行改进,利用更精密的仪器来提高测量数据的准确性,但是这种 方法具有一定的局限性。相比之下,数据校准则具有更加广泛的应用空间,其可以通过实际操 作来实现,对雷达数据进行测量和修正,从而保证同一坐标内的观测结果保持一致。 4 结束语 多雷达组网的数据处理技术是一门新兴的学习,其中包括了如数据和信号处理、人工智能 等多项科学技术,在促进我国科技发展方面发挥了重要的作用。而本文笔者就通过对前人研究 成果的总结和分析,主要探讨了多雷达组网数据融合技术,并且对减小误差等多方面因素进行 了阐述,以期能够有效的促进组网综合的效率。 参考文献 [1]郭冠斌,阮信畅.信息融合与雷达组网[C].信息融合研讨会论文集,1995. [2]郭冠斌,万华.雷达群组网探测系统[J].电子科学技术评论,1995. [3]吴小飞.对雷达组网数据融合中