基于MLR的机动平台传感器误差配准算法

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaJan．252012VoI．33No．1118．128ISSN1000—6893ON11-1929／Vhttp：#hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn文章编号：1000-6893(2012)01-0118-11基于MLR的机动平台传感器误差配准算法崔亚奇，熊伟，何友*海军航空工程学院信息融合研究所，山东烟台264001摘要：基于固定平台传感器误差极大似然配准(MI。R)算法，针对机动平台存在姿态角系统误差的问

2、题，提出了对机动平台传感器系统误差和目标状态进行批处理离线估计的机动极大似然配准(MI。RM)算法。该算法利用所有传感器对目标的量测值，通过把传感器量测向目标状态进行投影、对传感器系统误差和目标状态进行期望最大化迭代以及对目标的状态进行融合估计，最终实现量测、姿态角系统误差和目标状态的有效估计。仿真结果表明，该算法迭代收敛速度快，对系统误差估计精度高，对系统误差可观测性较低的配准环境的适应性强并且对传感器姿态角的相关性不敏感，具有很强的工程实用性。关键词：机动平台；MLR算法；误差配准；融合估计；传感器网络中图分

3、类号：V243．2；TP953文献标识码：A由于传感器组网系统在跟踪精度、跟踪范围、跟踪起始、目标发现概率和跟踪可靠性等方面均明显优于单传感器系统，因此在空中交通管制、空中防御等领域得到了广泛应用[1]。在传感器组网数据处理过程中，为对所有传感器的量测信息进行统一表征和有效融合，需把传感器测得的局部数据变换到公共坐标系中进行统一处理，然而由于传感器系统误差的存在，不进行系统误差的估计和补偿，直接进行转换很难保证坐标变换的正确性，并极有可能导致组网系统对目标跟踪的误差增大或对同一个目标产生多条跟踪航迹，进而严重恶化

4、传感器组网的监视效果[2]，因而对误差配准技术进行研究具有迫切的工程需求和重要的现实意义。随着国内外广大学者对误差配准技术的深入研究，多种误差配准算法相继被提出，如实时误差配准算法[3]、基于地球中心坐标系的广义最小二乘算法(EarthCenteredEarthFixed—GeneralLeastSquare，ECEF-GLS)算法[4]、精确配准算法(ExactMethod，EX)[5-6]、极大似然配准(Maxi—mamLikelihoodRegistration，MLR)算法[7-8]、基于滤波技术的在线估

5、计、联合在线估计算法和解耦估计技术[9伽等，其中MI。R算法是最近被提出的离线批处理误差配准算法，其对系统误差具有良好的估计效果，并可得到目标状态的融合估计，是一种性能优良的误差配准算法。上述算法通常只考虑量测系统误差，适用于解决固定平台传感器误差配准问题。当传感器平台运动时，文献[143通过解耦的方式实现了移动平台定位误差的估计，但是该方法需要利用固定参考点的先验知识，文献E153通过不敏变换得到了机动平台传感器的误差估计，但是该方法需要合作目标进行协同。本文借鉴MI。R算法的思想，针对机动平台存在姿态角系统误

6、差的特点，通过公式推导，给出收稿日期：2011-04-22；退修日期：2011-05-05；录用日期：2011-06—30；网络出版时间：2011-12—1311：32网络出版地址：wwwcnkinet／kcms／detail／11．1929．V．20111213．001．htmlDOhCNKI：11-1929／V．20111213．1132．001基金项目：国家自然科学基金(61032001．60801049)*通讯作者．Tel．：0535-6635263E-mail；xiongweimail@tom．com飘

7、用罄武ICuiYQ．XiongW,HeY．MobileplatformsensorregistrationalgorithmbasedonMLR．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2012-33(1)：118-128，崔亚青．熊伟．何友．基fMLR的机动平台传感器误差配准算法．航空学报．2012，33(1)：118-128．崔亚奇等：基于MI。R的机动平台传感器误差配准算法119了能够对量测、姿态角系统误差和目标状态进行同时有效估计的机动极大似然配准(MLRM)算法，并通过仿

8、真对其性能进行验证。1系统量测模型假设系统由行部3维机动传感器i(i=1，2，⋯，行)组成，传感器i存在量测性误差b÷，包括距离误差6i、方位角误差b?还存在姿态角类误差6；、俯仰角误差67、偏航角误差钟、纵摇角误差b}和横摇角误差6：，且假设它们是常量加性误差，描述为bi=E(b：)T(6；)T(6；)T]T(i=1，2，⋯，n)(1)咒部传感器在极坐标系下对同一目标进