多平台多传感器位置信息融合技术研究

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随着传感器抗干扰技术的飞速发展,现代战争环境变得更加错综复杂,单一模式或者单一平台的探测设备,常常由于自身的局限性,无法满足现代战争背景下的作战需求。因此,出现了多平台多传感器信息融合技术,充分发挥其多平台的互补性,在目标跟踪过程中相较单平台技术具有较高的空间覆盖率与系统生存能力。但是,多平台多传感器信息融合技术不仅面临单平台信息融合技术中存在的问题,还面临多平台信息融合技术所特有的问题,如多平台多传感器时空配准、组合爆炸、通讯阻塞和多平台多传感器信息融合系统性能评估困难等问题。本文重点解决多平台多传感器时空配准问题与在目标航迹交叉环境下关联性能差的问题。为了解决上面两个方面的问题,本文的研究内容包括以下两个方面:1.开展多平台多传感器时空配准算法研究,其中主要包括系统级空间配准和平台级空间配准方法。2.开展多平台多传感器信息融合算法的相关研究,主要包括航迹形成、航迹关联和航迹融合算法。本文主要工作有:首先,论述了多平台多传感器信息融合基础理论,介绍了信息融合技术基本原理与系统融合结构,并对检测级、位置级与属性级三种融合结构进行详细介绍。最后,依照本文的研究背景设计了一套分布式、决策级多平台多传感器信息融合处理方案。然后,以雷达传感器为例分析了目标航迹形成整个过程,其中主要包括跟踪滤波、数据关联、航迹管理等相关内容。在对目标的跟踪滤波过程中,重点分析了卡尔曼滤波算法与常增益滤波算法;数据关联部分重点介绍了在航迹形成过程中关联门的类型和选择方法以及数据关联算法;航迹管理基本准则可以很好的对目标航迹进行监督和控制,本部分着重对逻辑法展开研究。通过对多目标航迹形成过程仿真,验证了上述方法的可行性。接着,根据单平台和多平台上传感器空间分布不同的特点,多平台多传感器空间配准又被划分为平台级空间配准和系统级空间配准两个过程,以实现对单平台传感器间的空间配准和多平台传感器间的空间配准,为后续航迹融合处理奠定重要基础。平台级空间配准借助坐标系的平移、旋转与角度补偿解决了近距离传感器空间配准问题;系统级空间配准以地心地固坐标系作为中间载体,将从平台上传感器的观测数据配准到主平台上,进而解决不同平台传感器的空间配准问题。最后,采用拉格朗日线性外推法解决多平台多传感器上观测数据的时间配准问题。通过计算机对多平台多传感器航迹形成后的数据进行时空配准,仿真结果证明了上述方法的有效性。最后,本文对航迹关联与航迹融合技术进行相关研究,其中包括航迹关联算法与航迹融合算法。在航迹关联算法中,比较了两种典型航迹关联算法的正确关联概率,选择出合适的关联算法,以提高系统在目标航迹交叉环境下的跟踪性能,通过计算机仿真航迹关联过程,从仿真结果可知在航迹交叉背景下序贯航迹关联算法具有较好的数据关联性能;在航迹融合算法中,将航迹关联成功的目标关联对进行融合处理,该部分阐述了两种常用的航迹融合算法,通过计算机仿真航迹融合过程,从仿真结果可得融合后航迹比单一传感器航迹具有更好的稳定性。最后,利用计算机构建多平台多传感器信息融合仿真系统,并通过单干扰环境测试系统的跟踪性能,验证系统方案的正确性。
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