[发明专利]一种高动态、多元、异步监视系统的误差校准方法

摘要

一种高动态、多元、异步监视系统的误差校准方法，步骤如下：(1)分别从雷达地面站和ADS－B地面站采集来自同一个第k个目标的n＞1组的监视数据；(2)将雷达参考的雷达站极坐标系和ADS－B数据参考的Geodetic坐标系统一至真实ECEF坐标系下，得到雷达的真实ECEF坐标X_dt(k)和目标基于ADS－B的真实ECEF坐标X_at(k)；(3)根据基于同一坐标系ECEF下的X_at(k)和X_dt(k)计算系统误差；(4)最后基于计算出的综合系统误差对系统进行误差校准，从而实现提高监视精度的目的。本发明实现了ADS－B与雷达两类异构监视数据的误差校准，并且在降低同步时间差异引起的近似误差的同时提高了误差校准的效率。

主权项

1、一种高动态、多元、异步监视系统的误差校准方法，其特征在于步骤如下：(1)分别从雷达地面站和ADS-B地面站采集来自同一个第k个目标的n＞1组的监视数据；(2)将雷达参考的雷达站极坐标系和ADS-B数据参考的Geodetic坐标系统一至真实ECEF坐标系下，得到雷达的真实ECEF坐标Xdt(k)和目标基于ADS-B的真实ECEF坐标Xat(k)，其中雷达的真实ECEF坐标Xdt(k)为：Xdt(k)＝Xdte(k)+R×Jd(k)×ξd (3)Jd(k)表示在ξd＝0处Xdl对ξd的雅克比矩阵Xdte(k)＝[xdte(k)，ydte(k)，zdte(k)]T (2)R为旋转矩阵，$R=\left(\begin{array}{ccc}-\sin {\lambda }_s& -\sin L_s\cos {\lambda }_s& \cos L_s\cos {\lambda }_s\\ \cos {\lambda }_s& -\sin L_s\sin {\lambda }_s& \cos L_s\sin {\lambda }_s\\ 0& \cos L_s& \sin L_s\end{array}\right)$ Ls，λs为雷达站的纬度和经度；目标基于ADS-B的真实ECEF坐标Xat(k)为：Xat(k)＝Xate(k)+JA(k)×ξA (5)JA(k)表示在ξA＝0处Xate(k)对ξA的雅克比矩阵Xate(k)＝[xate(k)，yate(k)，zate(k)]T (4)xate＝[N+hA(k)+Δh]×cos[φA(k)+Δφ]×cos[λA(k)+Δλ]yate＝[N+hA(k)+Δh]×cos[φA(k)+Δφ]×sin[λA(k)+Δλ]zate＝[N(1-e2)+hA(k)+Δh]×sin[φA(k)+Δφ]ξA＝[Δλ，Δφ，Δh]T，N为大地水准面高，e为椭球偏心率，λA(k)ΦA(k)和hA(k)分别为ADS-B测得第k个目标的经度、纬度和高度，Δλ、ΔΦ和Δh分别为ADS-B测得第k个目标的经度误差、纬度误差和高度误差；(3)根据基于同一坐标系ECEF下的Xat(k)和Xdt(k)计算系统误差a.以雷达数据为参考标准，如果ADS-B数据中包含趋势信息，利用趋势信息将ADS-B数据推衍至标准雷达数据所在的时间点，ADS-B数据中的趋势信息包括机动信息，有：Xdte(k)+R×Jd(k)×ξd＝Xate+(k)+JA(k)×ξA+v1t1+v2t2 (6)其中v1和v2分别为目标机动前和机动后的速度，t1和t2则分别为目标机动前和机动后飞行的时间；b.如果ADS-B数据中不包含趋势信息，表示无机动信息，则有：Xdte(k)+R×Jd(k)×ξd＝Xate(k)+JA(k)×ξA+vt (7)其中v为基于ADS-B的目标监视速度，t为目标到达标准雷达数据所在时间点的时间间隔；c.将公式(6)或公式(7)写为矩阵形式得到：L(k)ξ＝ΔX(k) (8)其中，L(k)＝[R×Jd(k)，-JA(k)]ΔX(k)＝Xate(k)+v1t1+v2t2-Xdte(k)或ΔX(k)＝Xate(k)+vt-Xdte(k)，ξ＝[ξd，ξA]T；d.通过n组测量值由公式(9)求得ADS-B和雷达的综合系统误差，Lξ＝ΔX (9)其中L＝[L(1)，…，L(N)]T，ΔX＝[ΔX(1)，…，ΔX(N)]，解得综合系统误差ξ＝(LTL)-1LTΔX；(4)最后基于计算出的综合系统误差对系统进行误差校准，从而实现提高监视精度的目的。