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复杂环境下雷达数据融合方法与工程实现

作　者: 付天骄
导　师: 权太范
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 数据融合高频地波雷达无角度系统测距交叉定位卡尔曼滤波
分类号: TN957.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以复杂环境下的多雷达数据融合为背景,以高频地波超视距雷达为主要对象,针对复杂环境下的雷达数据融合工程实现问题,提出实际意义的新方法,包括理论方法与工程方法。主要内容如下:(1)应用无角度多站系统概念研究无角度双站地波雷达系统数据融合问题,该系统利用两个分开布置的雷达观测的距离和径向速度信息对目标进行定位与跟踪,不需要方位信息。针对该系统解决三个关键问题:一是模型的建立和跟踪滤波问题,建立无角度双站地波雷达系统的定位与跟踪模型,利用EKF方法进行跟踪滤波;二是不同目标的点迹-航迹关联问题,在分析系统的模型和单目标跟踪方法的基础上,对多目标数据关联问题进行讨论,将这个问题分为三个步骤:首先基于点迹—航迹配对法和规则式方法的数据关联方法进行初选,其次结合单个雷达的观测估计航速和相邻周期观测角变化的方法对虚假点进一步的排除,最后将前两步的结果转化为0-1规划问题,得到最终关联结果;三是定位精度分析问题,分析推导该系统的定位误差分布模型,给出了两站不同位置下的GDOP的分布图。最后通过仿真验证该系统的有效性。(2)提出一种新的基于降噪伪量测处理的序贯非线性滤波方法,建立关于距离和径向速度乘积的伪量测的线性模型,利用卡尔曼滤波对伪量测进行前后一致性的估计,提高基于二阶EKF的序贯滤波的精度,用蒙特卡洛仿真验证这种方法性能。(3)面向实际系统,用C语言实现一个多雷达数据融合系统,主要包括:分区搜索、设定主站、时间对齐、双链表航迹编号管理、野值剔除与航迹平滑、人机交互与容错性设计等。最后利用Matlab编写了多雷达航迹数据处理态势显示软件,并利用该软件评估多雷达数据融合软件的有效性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-11
  1.1 研究背景及意义概述  8-9
  1.2 国内外超视距雷达组网现状  9-10
  1.3 研究内容及论文结构  10-11
第2章无角度双站地波雷达数据融合方法  11-39
  2.1 引言  11-12
  2.2 无角度双站地波雷达定位模型与滤波方法  12-18
    2.2.1 双站组合定位模型  12-15
    2.2.2 基于EKF 的跟踪滤波方法  15-17
    2.2.3 仿真结果  17-18
  2.3 无角度双站地波雷达多目标跟踪方法  18-34
    2.3.1 测距交叉定位的特殊性分析  18-22
    2.3.2 多目标跟踪方法  22-31
    2.3.3 仿真结果  31-34
  2.4 无角度双站地波雷达定位精度分析  34-37
    2.4.1 基于GDOP 的定位精度分析方法  34-36
    2.4.2 仿真结果  36-37
  2.5 本章小结  37-39
第3章基于降噪伪量测的序贯非线性滤波方法  39-52
  3.1 引言  39-40
  3.2 模型描述  40
    3.2.1 目标运动模型  40
    3.2.2 测量方程  40
  3.3 转换测量  40-44
    3.3.1 引入径向速度信息的量测转换  40-41
    3.3.2 转换误差的统计特性  41-44
  3.4 对伪量测的降噪预处理  44-45
  3.5 基于伪量测预处理的非线性滤波器  45-48
    3.5.1 位置信息与伪量测的解相关处理  45-46
    3.5.2 经过降噪预处理的序贯滤波  46-48
  3.6 仿真分析  48-51
  3.7 本章小结  51-52
第4章多雷达数据融合的工程实现  52-61
  4.1 引言  52
  4.2 航迹关联与融合估计  52-54
    4.2.1 分区搜索  52-53
    4.2.2 设定主站  53
    4.2.3 时间对齐  53-54
  4.3 航迹编号管理  54-56
  4.4 航迹平滑处理  56-57
  4.5 态势演示软件  57-60
  4.6 本章小结  60-61
结论  61-63
参考文献  63-67
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果  67-69
致谢  69

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