用於單雙基地複合高頻雷達網的時間對齊方法
2023-05-08 21:12:46 1
專利名稱：用於單雙基地複合高頻雷達網的時間對齊方法
技術領域：
本發明涉及高光譜遙感數據仿真的和數據融合技術領域。
背景技術：
自上個世紀90年代以來，世界上先後發生了海灣戰爭、北約空襲南聯盟、阿富汗戰爭和伊拉克戰爭。縱觀這幾場戰爭，攻方大量使用隱形偵察、電子幹擾、隱身轟炸和小雷達反射面積巡航飛彈攻擊等措施，有效地抑制了防禦方防空武器發現、跟蹤和測定目標的能力，使得採用單個目標傳感器獨立作戰的防空飛彈武器系統的探測精度和威力大大縮減，殺傷區急劇減小，導致防空武器系統作戰效能顯著下降，甚至基本喪失作戰能力。面對日益嚴峻的空襲環境，提高防空武器系統反隱身和抗幹擾能力，保持防空武器系統的整體作戰效能，是當前十分重要和待解決的問題。
在過去的幾年中人們對使用傳感器網絡監測越來越關心。傳感器網絡可以從許多獨立運行的傳感器中獲得大批數據進行融合從而形成狀態互補，利用多傳感器構成的傳感器網絡具有增大數據的覆蓋面、增強系統的可靠性和魯棒性等優點。在進行數據處理過程中，為獲得目標的可靠信息需把局部傳感器測得的數據轉換到公共參考坐標系中，但由於存在傳感器的偏差和測量誤差，直接進行轉換很難保證精度和發揮出利用多傳感器的優越性，因此在對多傳感器數據進行處理時需要一些傳感器的配準算法。
在單雙基地複合高頻雷達網系統中，也要求利用現有設備儘可能地改善目標探測精度，以提高整個系統的電子對抗能力。
發明內容
本發明為了解決現有採用單個目標傳感器獨立作戰的防空飛彈武器系統的探測精度和威力大大縮減，殺傷區急劇減小，導致防空武器系統作戰效能顯著下降，甚至基本喪失作戰能力的問題，而提出了一種用於單雙基地複合高頻雷達網的時間對齊方法。
本發明的用於單雙基地複合高頻雷達網的時間對齊方法步驟如下 步驟一設定仿真參數；以第一基站T作為坐標原點建立直角坐標系，並設第一基站T和第二基站R的距離為L，再設定運動目標P，並設運動目標P初始位置為P(L，L)，運動目標P以vm/s的速度平行於第一基站T和第二基站R所在的直線水平移動；第一基站T中的第一傳感器A以x秒為採集周期來採集數據，第二基站R的第二傳感器B以y秒為採集周期來採集數據； 步驟二根據步驟一中的仿真參數進行仿真，並設第一傳感器A和第二傳感器B在開始仿真採集數據時已經經過系統對時；在此後的一段觀測採樣時間內，第一傳感器A和第二傳感器B採集得到一組基於所述觀測採樣時間的採樣數據； 步驟三選擇步驟二中所獲得的一個或兩個傳感器的測量數據，經過對數據進行曲線擬合得到一條曲線，由擬合後的曲線計算得出其他任意時刻的值。
設有第一傳感器A和第二傳感器B，分別以不同的頻率對目標進行採樣測量，各傳感器可以均勻採樣，也可以非均勻採樣。每個傳感器在採樣時刻t1有一個測量值，記為(ti，yi)，這樣每個傳感器都可以得到一組測量值。由於傳感器的採樣周期不同，各傳感器獲得數據的時間ti值不盡相同。如果直接進行融合，可能會由於時間差而使融合結果失去意義，反而不如單個傳感器的融合精度高。因此在進行數據融合前，必須將不同時刻的測量數據對準到同一時間點上。
本發明採用基於曲線擬合的方法進行多傳感器的時間對準。設各個傳感器在開始工作時已經經過系統對時，即各傳感器在同一時間對目標進行第一次量測。本方法用於單雙基地複合高頻雷達網時間對齊方法數據的仿真，它全面考慮了傳感器網絡可以從許多獨立運行的傳感器中獲得大批數據進行融合從而形成狀態互補，利用多傳感器構成的傳感器網絡具有增大數據的覆蓋面、增強系統的可靠性和魯棒性等優點。利用該方法可以在單雙基地複合高頻雷達網系統中，也要求利用現有設備儘可能地改善目標探測精度，以提高整個系統的電子對抗能力。
圖1是單雙基地複合高頻雷達網示意圖；圖2是配準前的觀測航跡圖；圖3是配準後的觀測航跡圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1說明本實施方式，本實施方式步驟如下 步驟一設定仿真參數；以第一基站T作為坐標原點建立直角坐標系，並設第一基站T和第二基站R的距離為L，即兩站的坐標為T(0，0)，R(L，0)；再設定運動目標P，並設運動目標P初始位置為P(L，L)，運動目標P以vm/s的速度平行於第一基站T和第二基站R所在的直線水平移動；第一基站T中的第一傳感器A以x秒為採集周期來採集數據，第二基站R的第二傳感器B以y秒為採集周期來採集數據； 步驟二根據步驟一中的仿真參數進行仿真，並設第一傳感器A和第二傳感器B在開始仿真採集數據時已經經過系統對時，即各傳感器在同一時間對目標進行第一次量測；在此後的一段觀測採樣時間內，第一傳感器A和第二傳感器B採集得到一組基於所述觀測採樣時間的採樣數據； 步驟三選擇步驟二中所獲得的一個或兩個傳感器的測量數據，經過對數據進行曲線擬合得到一條曲線，由擬合後的曲線計算得出其他任意時刻的值；此時可以按一定的準則將各傳感器測得的數據進行融合配準。
具體實施方式
二結合圖1、圖2和圖3說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一不同點在於步驟三中曲線擬合是採用基於最小二乘法的樣條擬合，樣條函數實質上是一種逐段的多項式函數，設第一傳感器A在某一觀測採樣時間段[a，b]內對目標進行了n+1次測量，將整個觀測採樣時間區間按採樣時刻劃分為a＝t0＜t1＜…＜tn＝b，給定的時刻點ti對應的觀測值為f(ti)＝yi(i＝0，1，…，n)，構造一個三次樣條插值函數s(x)，並使其滿足下列條件s(ti)＝yi，i＝0，1，…，n；s(t)在每個小區間[ti，ti+1]上是一個三次多項式，i＝0，1，…，n-1；s(t)在[a，b]上具有二階連續導數； 使三次樣條插值函數s(x)滿足上述條件的步驟如下 基於最小二乘的樣條函數擬合是在樣條函數空間SK(Δ)內，首先找出對於f(t)關於範數‖ù‖的最佳逼近，即找到S*(t)，使 其次構造三次樣條插值函數 記mi＝S′(ti)(i＝0，1，2，…，n)，在每個小區間[ti，ti+1](i＝0，1，2，…，n-1)上，利用Hermite插值公式寫出三次樣條插值函數s(t)的計算公式 利用s(t)在[a，b]上具有二階連續導數；則(i＝0，1，2，…，n-1)，並附加邊界條件S″(t0)＝S″(tn)＝0，可得方程組 其中a0＝1，i＝(1，2，...n-1)，an＝0， hi＝ti+1-ti，(i＝1，2，...n-1)； 方程組係數矩陣為三角矩陣，其行列式不為0，所以方程組的解存在且唯一；對方程組求解，可得出遞推公式 mi＝αimi+1+bi(i＝n，n-1，...1，0)(5) 其中 運用公式求αi，bi(i＝0，1，2，…，n-1)，令mi+1＝0，求出mn和mn-1...m0，將所給的參數ti，yi，mi(i＝0，1，2，…，n-1)代入s(x)即得到所求的三次樣條插值函數；經過樣條插值擬合，可以得到一條平滑曲線，由該曲線可以求得第一傳感器A在任意時刻的值。這時再和經過系統對時的第二傳感器B進行時間對準，可以根據第二傳感器B的採樣時刻，從本條曲線取出相應時刻的測量值，即可進行融合對準。其它步驟與具體實施方式
一相同。
權利要求
1、用於單雙基地複合高頻雷達網的時間對齊方法，其特徵在於它的步驟如下
步驟一設定仿真參數；以第一基站(T)作為坐標原點建立直角坐標系，並設第一基站(T)和第二基站(R)的距離為L，再設定運動目標(P)，並設運動目標(P)初始位置為P(L，L)，運動目標(P)以vm/s的速度平行於第一基站(T)和第二基站(R)所在的直線水平移動；第一基站(T)中的第一傳感器(A)以x秒為採集周期來採集數據，第二基站(R)的第二傳感器(B)以y秒為採集周期來採集數據；
步驟二根據步驟一中的仿真參數進行仿真，並設第一傳感器(A)和第二傳感器(B)在開始仿真採集數據時已經經過系統對時；在此後的一段觀測採樣時間內，第一傳感器(A)和第二傳感器(B)採集得到一組基於所述觀測採樣時間的採樣數據；
步驟三選擇步驟二中所獲得的一個或兩個傳感器的測量數據，經過對數據進行曲線擬合得到一條曲線，由擬合後的曲線計算得出其他任意時刻的值。
2、根據權利要求1所述的用於單雙基地複合高頻雷達網的時間對齊方法，其特徵在於步驟三中曲線擬合是採用基於最小二乘法的樣條擬合；基於最小二乘的樣條函數擬合是在樣條函數空間SK(Δ)內，首先找出對於f(t)關於範數||ǜ||的最佳逼近，即找到S*(t)，使
其次構造三次樣條插值函數
記mi＝S′(ti)(i＝0，1，2，...，n)，在每個小區間[ti，ti+1](i＝0，1，2，...，n-1)上，利用Hermite插值公式寫出三次樣條插值函數s(t)的計算公式
(2)
利用s(t)在[a，b]上具有二階連續導數；則(i＝0，1，2，...，n-1)，並附加邊界條件S″(t0)＝S″(tn)＝0，可得方程組
其中a0＝1，i＝(1，2，...n-1)，an＝0，
(i＝1，2，...，n-1)，hi＝ti+1-ti，(i＝1，2，...n-1)；
方程組係數矩陣為三角矩陣，其行列式不為0，所以方程組的解存在且唯一；
對方程組求解，可得出遞推公式
mi＝αimi+1+bi(i＝n，n-1，...1，0)(5)
其中
(i＝0，1，2，...，n-1)
運用公式求αi，bi(i＝0，1，2，...，n-1)，令mi+1＝0，求出mn和mn-1...m0，將所給的參數ti，yi，mi(i＝0，1，2，...，n-1)代入s(x)即得到所求的三次樣條插值函數；經過樣條插值擬合，可以得到一條平滑曲線，由該曲線可以求得第一傳感器(A)在任意時刻的值。這時再和經過系統對時的第二傳感器(B)進行時間對準，可以根據第二傳感器(B)的採樣時刻，從本條曲線取出相應時刻的測量值，即可進行融合對準。
全文摘要
用於單雙基地複合高頻雷達網的時間對齊方法，它涉及高光譜遙感數據仿真的和數據融合技術領域，它解決了現有採用單個目標傳感器獨立作戰的防空飛彈武器系統的探測精度和威力大大縮減，殺傷區急劇減小，導致防空武器系統作戰效能顯著下降，甚至基本喪失作戰能力的問題。設各個傳感器在開始工作時已經經過系統對時；在此後的一段時間內，每個傳感器得到一組基於採樣時刻的數據。選擇傳感器的測量數據，經過對數據進行曲線擬合得到一條曲線，由擬合後的曲線計算得出其他任意時刻的值。利用該方法可以在單雙基地複合高頻雷達網系統中，也要求利用現有設備儘可能地改善目標探測精度，以提高整個系統的電子對抗能力。
文檔編號H04W84/18GK101598789SQ20091007234
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月22日 優先權日2009年6月22日
發明者諾 許, 魏紅江, 張玉瑤, 孔芳園, 位寅生 申請人:哈爾濱工業大學