[发明专利]一种任意运动组网雷达的空间时间配准方法

权利要求书

1.一种任意运动组网雷达的空间时间配准方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1、将任意运动组网雷达随时间变化的运动轨迹和运动姿态，建模为基函数的线性表示形式；

步骤2、参数化表示两部独立任意雷达之间的空间变换关系，根据各个雷达站测量得到的目标轨迹，建立统一的空间和时间坐标系下的误差最小函数；

步骤3、对空间对准参数和时间对准参数交替迭代，求解误差最小函数，估计出雷达站之间的时间和空间对准参数。

2.根据权利要求1所述的任意运动组网雷达的空间时间配准方法，其特征在于，步骤1所述将任意运动组网雷达随时间变化的运动轨迹和运动姿态，建模为基函数的线性表示形式，具体如下：

组网雷达中包括A,B两部雷达，P(t)＝[x_A(t),y_A(t),z_A(t),1]^T为雷达A在时间t测量得到的目标坐标，Q(t′)＝[x_B(t′),y_B(t′),z_B(t′),1]^T为雷达B在时间t′测量得到的目标坐标；

建立两部雷达位置关系的旋转矩阵和平移矩阵的动态模型，t时间两部雷达的空时变换关系为：

P(t)＝H(t)·Q(t′)

t′＝s·t+Δt

其中H(t)为空间变换矩阵，该矩阵中包含旋转和平移信息，s和Δt是时间配准参数，分别为两部雷达的时钟尺度变换因子和时延；

在雷达探测过程中，时间t是离散的采样时间，表示为t＝i·T，T为一个CPI的时长，i为测量周期的计数，因此P(t),H(t),Q(t′)表示为P_i，H_i,Q_i′，所述Q_i′是与P_i对应的空时点，旋转矩阵H_i的表达式为

式中α_i,β_i,γ_i为i测量周期的旋转角度，为i测量周期的平移向量；

将任意运动雷达B随时间变化的运动轨迹和运动姿态建模为基函数的线性表示形式，所述基函数采用二阶DCT基函数。

3.根据权利要求2所述的任意运动组网雷达的空间时间配准方法，其特征在于，步骤2所述参数化表示两部独立运动雷达之间的空间变换关系，根据各个雷达站测量得到的目标轨迹，建立统一的空间和时间坐标系下的误差最小函数，具体如下：

DCT变换系数Θ＝[a₀,a₁,a₂,b₀,b₁,b₂,c₀,c₁,c₂,d₀,d₁,d₂,e₀,e₁,e₂,f₀,f₁,f₂]^T参数化表示两部独立运动雷达之间的空间变换关系

式中，N是信号点数；同时考虑空间和时间配准问题，需要配准的空时变换参数包括(Θ,s,Δt)；

建立统一的空间和时间背景下的误差最小函数J如下：

4.根据权利要求3所述的任意运动组网雷达的空间时间配准方法，其特征在于，步骤3所述对空间对准参数和时间对准参数交替迭代，求解该误差最小函数，估计出雷达站之间的时间和空间对准参数，具体如下：

对于空间配准模块，采用梯度下降法求解空间配准参数

其中，ω是下降步长，D_ΘJ是J对Θ的导数，k是迭代次数；

采用链式法则将D_ΘJ进行分解，得到式中，是e_i对H_i的导数，是H_i对τ_i的导数，D_Θτ_i是τ_i对Θ的导数，式中

e_i＝H_i·Q_i′-P_i

式中为克罗内克积，I_4×4为4×4的单位矩阵；

其中(·)_i,j表示矩阵第i行第j列的元素；

其中

建立时间配准模型，根据空间配准参数对雷达B测量得到的目标轨迹进行空间变换，得到

Q′(t′)＝H(t)·Q(t′)

其中，Q′(t′)为空间配准后的雷达B得到的目标轨迹点；

根据雷达A测量得到的目标轨迹P(t)中的每一个点的位置，在空间配准后的雷达B得到的目标轨迹点Q′(t′)中找到最邻近的对应点，根据N个采样点得到的轨迹对，建立时间对应模型t′＝s·t+Δt，采用最小二乘拟合方法得到最优的时间配准参数s和Δt；

将空间配准模型和时间配准模型交替迭代，直到代价函数J收敛，得到最优的估计参数；

将计算得到的空间和时间配准参数送入雷达信息融合中心，补偿配准误差。