[发明专利]一种雷达测向相对系统误差修正方法

说明书

本发明属于多雷达数据融合技术领域，具体涉及一种雷达测向相对系统误差修正方法。为准确估计和修正雷达测量中存在的测向相对系统误差，减小多雷达观测航迹的分裂程度，满足相关一致性和准确性的需要，本发明选取主、次站雷达对某个典型航路目标的一组观测数据，经中心统一直角坐标转换后，提出并采用单雷达加权直线航迹线模型等手段对雷达观测航迹线参数进行迭代估计，采用取点定向法确定主、次站雷达观测航向，最终得到次站雷达相对于主站雷达的测向相对系统误差，并以此估计结果为依据，对次站雷达后续测量中的方向值进行修正。该方法方案实施步骤科学合理，航迹修正效果理想。其时间复杂度和空间复杂度都很低，可操作性和实用性很强。

技术领域

本发明属于多雷达数据融合技术领域，具体涉及一种雷达测向相对系统误差修正方法。

背景技术

雷达测向相对系统误差是指雷达在对目标进行方位测量时存在的相对于指定参照系的系统误差，包括雷达动态测量中的测向误差和雷达站址进行正北标定时的固定误差，是雷达网情报系统误差的主要成分之一，有时也称为正北误差。

多雷达组网后，不同雷达阵地的校准误差、阵地环境对雷达测量产生的固有偏差以及雷达本身设计中未能消除的测量中存在的系统误差，使各单雷达航迹上的每个点经统一坐标转换后都产生了X、Y方向上的误差平移。当各个雷达测量之间的相对系统误差较大时，就会造成同一目标观测结果的空间分裂，严重时就会妨碍来自同一目标的航迹关联与融合，而又造成对应不同目标的航迹的错误关联。另外，系统误差还影响了雷达跟踪中对于测量数据的随机误差的估计，使随机误差的分布曲线发生了变化，位置发生了平移。因此研究系统误差的规律性，尽可能准确地定位、估计系统误差，对于提高雷达网目标状态估计的准确性极为重要。

消除雷达测量数据中存在的系统误差通常有两种途径：设备校准和数据校准。设备校准是指通过对雷达本身误差来源的认识，从雷达的设计、制造、装配、调整等方面对其存在的系统误差进行修正。通常采用精密测量仪器或添加附属控制电路，以此达到设备校准的目的。可以说，自从雷达产生以来，设备校准的工作就一直在进行，因此也使得现有雷达的测量精度不断提高。但是，设备校准有很大的局限性，具体表现在：设备校准法需要建立在对某项误差充分了解的基础上，而雷达测量误差的产生与不同雷达的设计制造方法、工艺紧密相关，再加上即使对于同一种型号的雷达，其测量中产生的误差也是多种多样的，因此很难对不同型号的雷达的所有误差源进行设备校准。对多雷达组网后的系统误差校准，情况就更为复杂。因此，设备校准在工程实施上有很大难度，只能在一定程度上减小误差，提高精度，但不能从根本上解决问题。于是人们提出了具有普遍意义的数据校准方法，如实时精度控制法、最小平方法、最大似然法和广义最小平方法等等。数据校准首先克服了设备校准的局限性，是对所有雷达都通用的校准方法。它从数据处理的角度出发，在选定的参照系中对雷达测量数据进行分析，对其中存在的系统误差进行估计，并以此估计结果为依据，反过来对测量数据进行修正，以此达到同一坐标系内观测结果的一致性。这是一种直接、有效的校准方法，尤其在雷达组网后的误差修正中，显示出不可替代的优越性。

通常我们提到测量中存在系统误差都是测量值相对于某一个参照系而言的，如果指定目标绝对位置为参照系，那就是绝对系统误差；如果是相对于某一指定参照系的，就称为相对系统误差。在雷达联网观测中，目标绝对位置多数情况下是不可知的，我们比较容易得到的是不同雷达对同一飞行目标的离散观测值。传统数据校准方法均试图通过此类测量数据估计某雷达测量中存在的绝对系统误差。而模拟试验表明，以此进行系统误差修正后的目标航迹取决于参加计算的所有单雷达原始测量航迹的相对位置，与真实航迹的相关性不大。在实际工程应用中，雷达A的系统误差估计结果会因采用雷达B或雷达C的测量数据不同而有所区别，若认同以A、B数据计算得到的系统误差是A雷达的绝对系统误差，则可能产生A、B相对误差减小与A、C相对误差增大的矛盾，所以求绝对系统误差的思路在工程实践中很难把握。