[发明专利]具有未知量测零偏的双红外传感器的融合定位方法

说明书

本发明提供一种具有未知量测零偏的双红外传感器的融合定位方法，首先将红外传感器的角度量测转换为传感器指向目标的单位矢量的估计值，并给出原始量测误差到该矢量估计误差的传导公式；接着基于上一步得到的两个矢量信息估计两个传感器与目标的距离信息，并给出原始量测误差到距离估计误差的传导公式；然后根据上述两组矢量与距离信息，提取两组目标位置的估计值，并分析了位置信息的误差组成以及对应的位置估计精度的计算公式；最后基于上一步的误差分析设计新型的权重优化指标，并融合得到最终的位置信息与误差评估值。

技术领域

本发明涉及具有未知量测零偏的双红外传感器进行目标定位的融合方法设计，以及融合精度的评估。该方法为基于红外传感器的室内目标定位问题提供了一个有效的解决方案。

背景技术

红外传感器的量测数据为表征传感器与被观测目标之间指向关系的两个角度。对双红外传感器提供的4个角度信息设计融合方法得到目标在世界坐标系下的位置信息是常用的定位方式。传统的双红外传感器融合方法为：通过双站测距的方式提取目标的两组位置量测，并直接将上述两组位置量测的算术平均值作为融合结果。参见：1、陈云,天基红外预警系统轨迹关联与跟踪关键技术研究[D],国防科学技术大学,2010.2、陈一超,刘秉琦,黄富瑜.超大视场红外双目视觉极线约束与空间定位[J].光子学报,2019,48(02):145-153.3、褚光宇.鱼眼双目视觉成像及定位技术的研究[D].燕山大学,2016.然而该方法存在如下局限性：

1.缺少针对零偏优化指标。与随机量测噪声不同，未知的量测零偏无法通过数据量的累计消除。因此针对具有量测零偏的双红外传感器不能通过均方差最小的指标来得到最优融合权重，需要设计新的权重优化指标。

2.无法实现融合精度的在线评估。由于实际中无法得到被测目标位置的真值，因此要求融合方法不仅提供位置的融合结果，还需在线提供融合的精度，从而得到位置真值所在的范围，保证融合方法的可信度，为后续的控制与决策提供技术支持。

为了解决上述问题，我们针对具有未知量测零偏的双红外传感器提出了一种新型的权重优化指标以及对应的融合方法，该方法可以有效地将双红外传感器对目标的量测数据融合为世界坐标系下的坐标信息，并可对融合精度进行在线评估。

发明内容

本发明解决的技术问题：针对具有未知量测零偏的双红外传感器的融合定位问题，提出了一种有效的融合方法，并给出了融合精度的评估方法。

本发明的解决方案：首先将红外传感器的角度量测转换为传感器指向目标的单位矢量的估计值，并给出原始量测误差到该矢量估计误差的传导公式；接着基于上一步得到的两个矢量信息估计两个传感器与目标的距离信息，并给出原始量测误差到距离估计误差的传导公式；然后根据上述两组矢量与距离信息，提取两组目标位置的估计值，并分析了位置信息的误差组成以及对应的位置估计精度的计算公式；最后基于上一步的误差分析设计新型的权重优化指标，并融合得到最终的位置信息与误差评估值。

本发明与现有技术相比的优点在于：第一，本发明对双红外传感器量测数据融合过程的各个环节进行了细致的分解并获得了对应的误差传播机理，从而实现了信息的有效提取。第二，本发明所提供的信息融合方法可以对融合结果的精度进行在线评估，是后续控制与决策的有效依据。

附图说明

图1是本发明具有未知量测零偏的双红外传感器的融合定位方法的流程图。

图2是两个红外传感器对所选取目标运动轨迹的量测数据。

图3是传统融合方法与本发明提供的融合方法的定位误差最大值。

图4是本发明提供的融合方法的定位误差最大值及其评估值。

具体实施方式