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          一種有效的異質(zhì)多傳感器異步量測(cè)融合算法

          作者: 時(shí)間:2014-11-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            1 引言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/266077.htm

            在多目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)中,由于異質(zhì)能實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),將其數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,可提高對(duì)空中目標(biāo)的跟蹤精度。異質(zhì)信息融合是數(shù)據(jù)融合實(shí)際應(yīng)用中的一個(gè)重要內(nèi)容,因?yàn)樵趯?shí)際的系統(tǒng)中,經(jīng)常遇到利用3D雷達(dá)(測(cè)量值為距離、方位和俯仰)、2D雷達(dá)(距離和方位)、被動(dòng)雷達(dá)(方位和俯仰)、測(cè)高雷達(dá)(俯仰)和ESM(方位)等傳感器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤,利用這些傳感器進(jìn)行融合可獲得更精確、更完全的目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)。

            異質(zhì)多傳感器融合是數(shù)據(jù)融合中一個(gè)重要內(nèi)容,文獻(xiàn)[1]研究了利用2D主動(dòng)雷達(dá)和紅外傳感器對(duì)高機(jī)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤,提出基于IMM/PDAF的序貫融合方法。文獻(xiàn)[2-4]提出一種虛擬融合法,由于該算法首先是對(duì)采樣率高的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘壓縮,使之與另一個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)同步,該算法中各傳感器采樣率的比需滿足一定的條件,文獻(xiàn)[5]研究了一種并行方法。由于該算法是一種同步融合算法,對(duì)于異步數(shù)據(jù)首先要進(jìn)行同步化。

            本文從建立偽量測(cè)方程的角度,提出了一種異質(zhì)多傳感器的異步量測(cè)融合算法,該算法是通過在融合中心建立偽量測(cè)方程使各傳感器的數(shù)據(jù)同步,然后利用同步的思想進(jìn)行處理,最后通過計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。

            2 系統(tǒng)模型

            不失一般性,以在球面坐標(biāo)系中運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)為例進(jìn)行分析,則離散時(shí)間線性系統(tǒng)的狀態(tài)方程為:

            X(k+1)=F(k+1,k)X(k)+Γ(k+1,k)V(k) (1)

            其中,X(k)為k時(shí)刻目標(biāo)的狀態(tài)向量;kF(k+1,k)為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣;Γ(k+1,k)為過程噪聲轉(zhuǎn)移矩陣;V(k)是零均值,高斯白噪聲序列,其協(xié)方差陣為Q(k)。

            在實(shí)際情況下,傳感器得到的是三維球坐標(biāo)系或二維極坐標(biāo)系的目標(biāo)量測(cè),即包括斜距r、方位角a和俯仰角e。假設(shè)某一傳感器的測(cè)量方程為:

            Z(k)=h(X(k))+W(k) (2)

            其中,W(k)是k時(shí)刻的測(cè)量高斯白噪聲,其相互獨(dú)立且協(xié)方差為R(k),量測(cè)向量Z(k)包括斜距r(k)、方位角a(k)、俯仰角e(k),坐標(biāo)轉(zhuǎn)換如圖2所示,由其定義可得:

            

           

            3 測(cè)量方程的線性化

            由于測(cè)量方程(2)是一個(gè)非線性方程,可以利用泰勒級(jí)數(shù)展開,對(duì)其進(jìn)行線性化,展開圍繞者預(yù)測(cè)狀態(tài)X(k/k-1)進(jìn)行,表示如下:

            

           

            

           

            其中觀測(cè)斜距用的量測(cè)矩陣Hr(k)由下式表示為:

            

           

            故狀態(tài)方程(1)和測(cè)量方程(4)組成線性化目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型。

          傳感器相關(guān)文章:傳感器工作原理



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