同步主动雷达系统量测偏差及目标轨迹估计仿真研究

同步主动雷达系统量测偏差及目标轨迹估计仿真研究

舒坤金裕红

海军工程大学理学院应用数学系舒坤金裕红

摘要：本文研究匀速运动目标背景下的同步主动雷达系统偏差估计算法的对应的数值仿真算例，主要考虑二维情形下的目标轨迹仿真模型，设定相应的雷达量测性能参数，然后采用EX算法估计雷达系统的加性量测偏差，通过数据可视化效果分析算法的性能。

关键词：EX算法；偏差估计；数值仿真1引言传感器偏差问题是多传感器信息融合中的一个固有问题。

精确的传感器系统偏差估计是进行有效数据校准的必要步骤，是多传感器信息融合的前提。许多系统偏差估计方法使用两个以上的传感器所测得的量测值，且这些量测值都源于共同的目标。

传统的偏差估计方法是扩充系统状态法。Friedland[1]将“执行扩充状态卡尔曼滤波器”转化为“执行两个并行的降阶滤波器”。Lin，Kirubarajan和Bar-shalom[2]基于单时刻局部航迹估计（singleframe）提出了传感器偏差估计算法。文献[3]基于文献[2提出了精确（EX）算法，它基于不同时刻下的局部航迹估计（multipleframes）进行运动传感器偏差估计，并产生了传感器绝对偏差估计。本文基于EX算法，研究观测二维匀速运动目标背景下两雷达构成的同步主动量测系统偏差估计的计算原理与仿真方法，并通过数值仿真验证算法的可行性。

2目标运动轨迹产生模型在仿真问题的处理过程中，对目标的真实轨迹有多种设计方法。这里采用如下两种方式处理。

（2）利用上述伪量测(1)1,2ibZk+i=，构造雷达系统误差的伪量测方程，并进行卡尔曼滤波估计。

由于两部雷达对同一目标进行观测，因而它们具有相同的目标状态转移方程、目标状态和过程噪声，所以可以让两部雷达的伪量测相减以消去公共量，从而构造出雷达系统误差的伪量测方程，即（这里的目标状态是指融合中心直角坐标系准坐标系）下的目标状态）

4仿真数据设置及仿真结果根据两种仿真二维目标运动轨迹的方式，设定目标运动参数与雷达性能参数，编制MATLAB程序，运行程序得到图示形式的估计结果。

图中分别给出了算法对雷达1及雷达2各测距、测方位角系统误差实时估计结果曲线，以及雷达滤波轨迹。从上述仿真结果图可以看出，本文提出的同步主动雷达系统偏差估计算法由于融合利用了多传感器信息，收敛速度较快；且在整个仿真期间，该算法对各系统误差估计精度较高。仿真结果充分说明了算法的有效性。

参考文献：[1]Friedland，B.Treatmentofbiasinrecursivefiltering.IEEETransactiononAutomaticControl，AC-140，1969.[2]Lin，X.，Kirubarajan，T.，andBar-Shalom，Y.Multisensorbiasestimationwithlocaltrackswithoutaprioriassociation.InProceedingsofSPIEConferenceonSignalandDataProcessingofSmallTargets，Vol.5204，SanDiego，CA，Aug.2003.[3]Xiangdong，Lin.，Y.Bar-Shalom.ExactMultisensorDynamicBiasEstimationwithLocalTracks.IEEETransactionsonAerospaceandElectronicSystems，40（2）：576-588，2004