[发明专利]移动平台传感器量测数据扩维空间配准方法

权利要求书

1.一种移动平台传感器量测数据扩维空间配准方法，其特征在于包括如下步骤：在多移动平台传感器组网量测系统中，将传感器安装在可移动的平台上；在移动平台球或极坐标系下，构建等效系统偏差与移动平台的平台姿态角系统偏差、传感器量测系统偏差之间的关系表达式；依据等效系统偏差具有的时变特征，将等效系统偏差的变化速率和等效系统偏差共同作为卡尔曼滤波器滤波的待估状态量，将等效系统偏差的变化速率作为卡尔曼滤波器滤波状态的一部分，建立包含等效系统偏差变化速率在内的空间配准扩维状态空间模型；根据目标在移动平台球或极坐标系下的量测和移动平台的姿态角量测，以等效系统偏差变化速率和等效系统偏差共同组成状态空间模型；利用卡尔曼滤波器对偏差进行在线卡尔曼滤波和估计，对待估状态量及其误差协方差阵进行一步预测和更新，运行卡尔曼滤波算法进行等效系统偏差估计迭代，获得准确的等效系统偏差估计值，并将偏差估计值用于对传感器原始量测进行系统偏差校正，完成整个空间配准过程。

2.如权利要求1所述的移动平台传感器量测数据扩维空间配准方法，其特征在于：首先在多移动平台传感器组网量测系统中，选择地心地固坐标系为公共坐标系，然后对等效系统偏差进行理论推导，第一步是利用移动平台的真实姿态角计算仅传感器系统偏差存在的球坐标系下的量测，第二步是利用移动平台的姿态角系统偏差存在，但传感器不存在量测系统偏差的情况下计算传感器对目标在其球坐标系下的量测。

3.如权利要求2所述的移动平台传感器量测数据扩维空间配准方法，其特征在于：从第二步得到等效方位角系统偏差和等效高低角系统偏差是时变的，建立包括等效方位角系统偏差和等效高低角系统偏差的变化速率为一部分的状态空间，最后用卡尔曼滤波对10个状态变量进行估计，实现对目标更准确的跟踪。

4.如权利要求2所述的移动平台传感器量测数据扩维空间配准方法，其特征在于：以地心地固坐标系为公共坐标系，分两步推导等效系统偏差与移动平台的平台姿态角系统偏差、传感器量测系统偏差之间的关系表达式；，第一步是利用移动平台的真实姿态角计算仅传感器系统偏差存在的球坐标系下的量测，第二步是利用移动平台的姿态角系统偏差存在，但传感器不存在量测系统偏差的情况下计算传感器对目标在其球坐标系下的量测。

5.如权利要求4所述的移动平台传感器量测数据扩维空间配准方法，其特征在于：在建立等效系统偏差与移动平台的平台姿态角系统偏差、传感器量测系统偏差之间的关系表达式时，在移动平台球或极坐标系下进行传感器的量测和坐标变换，将该量测结果转换至地心地固坐标系，令量测得到的目标距离r、方位角θ和俯仰角有

X_ecef＝R_tR_lX_p+X_s

式中，X_ecef是传感器量测在地心地固坐标系下的坐标，R_l是移动平台直角坐标系到移动平台东北天坐标系的转换矩阵，R_t是移动平台东北天坐标系至地心地固坐标系的转换矩阵，X_p是将传感器量测值转至移动平台直角坐标系下的坐标值，X_s是移动平台在地心地固坐标系的坐标。

6.如权利要求5所述的移动平台传感器量测数据扩维空间配准方法，其特征在于：在建立等效系统偏差时，令传感器的距离系统偏差Δr、方位角系统偏差Δθ和俯仰角系统偏差移动平台三个姿态角的系统偏差分别为偏航角偏差Δα、俯仰角偏差Δβ和横滚角偏差Δγ，构建等效系统偏差与移动平台姿态角系统偏差、传感器量测系统偏差之间的关系表达式，获得等效系统偏差随移动平台姿态和传感器量测的变化而变化的非线性耦合关系式：

式中，β为平台姿态俯仰角，γ为横滚角，Δr_e为等效距离偏差、Δθ_e为等效方位角偏差，为等效俯仰角偏差。