基于EM-EKF的异类传感器系统误差配准算法

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1、第5期雷达科学与技术Vo1．9No．52O11年10月RadarSCienceandTechnoIogyOctober2011基于EM—EKF的异类传感器系统误差配准算法刘德浩，王国宏，陈中华(海军航空工程学院信息融合研究所，山东烟台264001)摘要：期望最大算法(EM算法)是参数估计中一种很重要的方法，在处理不完全数据中有重要应用。针对异类传感器误差配准过程中的未知参数，采用EM与EKF相结合的算法进行多传感器误差配准与航迹融合。该算法通过使似然函数的期望最大化，简化了似然函数的优化估计，EKF滤波和平滑过程实现了更加准确的

2、期望估计，迭代算法可以有效地实现异类传感器的误差配准，使估计的系统误差收敛到似然函数的局部最优解，仿真结果显示了该算法的有效性。。关键词：误差配准；EM算法；异类传感器；数据融合中图分类号：TN957文献标识码：A文章编号：1672—2337(2011)05—0453—04ARegistrationAlgorithmofDifferentSensorsBasedonEM—EKFIIUDehao，WANGGuo—hong．CHENZhong—hua(ResearchInstituteofInformationFusion，Nava

3、lAeronauticalandAstronauticalUniversity，gantai264001，China)Abstract：ExpectationMaximization(EM)algorithmplaysanimportantroleinparameterestimationandindealingwithincompletedata．Consideringtheunknownparameteroftheregistrationprocess，theEMal—gorithmisincorporatedwithEKF

4、togivethesimultaneousregistrationandtrackfusion．Thealgorithmsim—plifiestheoptimizingestimationofthemaximumlikelihoodbymakingtheexpectationmaxima1．EKFandsmoothingprocessrealizethemoreexactestimationoftheexpectation．Registrationisrealizedeffectivelywithiterativealgorit

5、hm．Thesimulationresultshowstheeffectivenessofthemethod．Keywords：errorregistration；EMalgorithm；heterogeneoussensors；datafusion乘法(LS)、广义最小二乘(GLS)、最大似然法(ML)和精确极大似然估计(EML)，该类算法需要1引言对一段时间内的数据进行集中处理，因此计算量多传感器充分利用各部传感器的资源和信息相对比较大。这些方法主要针对同类传感器空间融合优势，借助通信手段连接成网，由中心站统一配准，对于异类

6、传感器空间配准效果并不理想。调配，通过多部传感器之间的协调和性能互补的针对异类传感器数据融合空间配准问题，使优势，克服了单传感器的不确定性，提高了整个多传用期望最大算法(EM算法)实现观察数据含有隐感器整体作战能力。但其前提是各个传感器之间数含变量(即为不完全数据)时¨5。的极大似然估计，据必须配准，以避免误差的存在所导致系统性能恶推导了配准参数的估计值。这种算法利用数据扩化。多传感器系统的空问配准主要是消除传感器的张，将比较复杂的似然函数的最优化问题化成一系统误差和随机测量误差。现有的配准算法[1主系列比较简单的函数的优化问题

7、。通过假设隐变要分为两类：序贯处理方法和批处理方法。序贯处量的存在，极大地简化了似然函数方程。通过多理方法主要是基于EKF、UKF的实时估计方法，计步迭代，使得估计的系统误差收敛到似然函数的算量相对较小。批处理配准方法主要包括最小二局部最优解。收稿日期：2011-0506；修回日期：2011一O5—27基金项目：国家自然科学基金(No．61032001，60972159，61002006)；航空科学基金(No．20085184003)；“泰山学者”建设工程专项经费资助项目454雷达科学与技术第9卷第5期rc(是)一0c+△(、+

8、5(忌)(4)其中，传感器的无偏差量测为2运动模型的建立一(忌)一~／(z}一z：)。+(l—)(5)假设异地配置的两部两坐标雷达A、B和一部ESM，以雷达A作为融合中心，并以其所在位置为忌)一arctan(磬)(6)原点建立公共笛卡尔坐标系，雷达B的笛卡尔坐式