[发明专利]一种基于BLUE的雷达与红外观测数据融合方法、系统

权利要求书

1.一种基于BLUE的雷达与红外观测数据融合方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：滤波器初始化

设时刻k(k＝0,1)获得的雷达观测为估计时刻1的状态和协方差阵

S2：一步状态估计

设k(k＞1)时刻收到雷达观测r_m,1，θ_m,1和红外传感器观测θ_m,2，基于雷达观测r_m,1和θ_m,1，采用改进BlUE滤波器，得到目标一步状态估计；

S3：最终状态估计

基于步骤S2得到的目标一步状态估计，以及红外传感器观测θ_m,2，采用修正BLUE滤波器，得到目标最终状态估计；

S4：递推估计目标状态

下一个采样时刻，重复步骤S2～S3，递推估计目标状态，实现雷达、红外观测数据融合；

所述雷达和所述红外传感器组网工作，组网中心位于原点，雷达位置X_R＝[x_R y_R]^T，红外传感器位置X_I＝[x_I y_I]^T，目标状态方程如下：

x_k＝F_kx_k-1+G_kv_k

其中，x_k、F_k为时刻k的目标状态和状态转移矩阵，目标匀速运动时，F_k表达式为：

G_k为噪声输入矩阵，系统噪声v_k＝[v_x v_y]^T，v_x、v_y是沿着X轴、Y轴的零均值高斯过程噪声，其协方差阵为Q_k；

雷达对目标的观测方程为：

z_k,1＝H_k,1(x_k-X_R)+w_k,1

其中，z_k,1为雷达的转换量测向量，H_k,1为观测系数矩阵，w_k,1为观测噪声向量；

红外传感器对目标的观测方程为：

z_k,2＝H_k,2(x_k-X_I)+w_k,2

其中，z_k,2为红外转换量测向量，H_k,2为观测系数矩阵，w_k,2为观测噪声向量；

所述步骤S2的具体过程如下：

S21：基于k-1时刻的和计算k时刻状态预测和协方差阵P_k：

其中，x_p、y_p是目标在直角坐标系下沿X轴、Y轴的位置预测，是目标速度预测；

S22：基于状态预测和协方差阵计算雷达方位预测θ_p,1及方差计算雷达斜距预测r_p,1及方差

S23：基于步骤S22的计算结果，估计雷达融合方位，进而构造一步转换量测z_k,1：

雷达融合方位θ_f,1定义为：

θ_f,1＝θ_p,1+α_k,1(θ_m,1-θ_p,1){0≤α_k,1≤1}

其中，α_k,1是雷达方位观测权值，表达式如下：

α_k,1＝arg max{α₁₁,α₂₁}

α_k,1取值为α₁₁和α₂₁的最大值，α₁₁和α₂₁的表达式如下：

κ是比例系数，取值不小于5；

θ_f,1的方差

S24：在线估计S_k,1和参数：

其中，

S_k,1各元素定义如下：

其中，

S25：计算求解目标的一步状态估计：

所述步骤S3的具体过程如下：

S31：设估计红外传感器斜距r_p,2和方差

S32：估计红外方位预测θ_p,2和方差表达式如下：

S33：基于步骤S31、S32的r_p,2、θ_p,2和θ_m,2，构造红外融合方位θ_f,2，建立红外传感器转换量测z_k,2：

红外融合方位θ_f,2的定义如下：

θ_f,2＝θ_p,2+α_k,2(θ_m,2-θ_p,2){0≤α_k,2≤1}

其中，α_k,2是红外方位观测权值，表达式如下：

α_k,2＝argmax{α₁₂,α₂₂}

θ_f,2的方差

S34：在线估计S_k,2和参数：

其中，

S_k,2各元素定义如下：

其中：

S35：基于步骤S34的参数结果，计算目标最终状态估计：