一种基于UKF的实时多源数据融合方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113743475A(43)申请公布日2021.12.03(21)申请号202110912112.4(22)申请日2021.08.10(71)申请人中国电子科技集团公司第二十七研究所地址450006河南省郑州市二七区航海中路71号申请人河南方达空间信息技术有限公司(72)发明人袁莹莹崔乐园沈鹏飞杨涛冯燕白士军(74)专利代理机构郑州优盾知识产权代理有限公司41125代理人张真真(51)Int.Cl.G06K9/62(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图5页(54)发明名称一种基于UKF的实时多源数据融合方法(57)摘要本发明提出了一种基于UKF的实时多源数据融合方法，其步骤为：首先，数据的接收：通过数据接收线程接收测元；其次，数据预处理：根据测元类型的不同，分别采用不同的预处理方法对不同类型的测元进行处理，并将预处理后的测元存放在数据缓存区中；最后，数据解算：利用测元选择策略从数据缓存区中查找当前时刻可用测元，生成测元矩阵，并通过UKF滤波算法对测元矩阵进行求解，得到并显示目标运动参数。本发明将各测量设备的直接观测数据进行数据融合，利用各个测量设备之间的互补关系，提高测量设备利用率，实现对直接观测数据的高效利用，减少数据冗余同时通过测量设备的合理部署，延长测量弧段并提高测量精度。CN113743475ACN113743475A权利要求书1/3页1.一种基于UKF的实时多源数据融合方法，其特征在于，其步骤如下：步骤一：数据的接收：通过数据接收线程接收测元，其中，测元包括测速元素、测距元素和测角元素；步骤二：数据预处理：根据测元类型的不同，分别采用不同的预处理方法对不同类型的测元进行处理，并将预处理后的测元存放在数据缓存区中；步骤三：数据解算：利用测元选择策略从数据缓存区中查找当前时刻可用测元，生成测元矩阵，并通过UKF滤波算法对测元矩阵进行求解，得到并显示目标运动参数。2.根据权利要求1所述的基于UKF的实时多源数据融合方法，其特征在于，测速元素的预处理包括量纲转换、异常值修正、时间误差修正和电波折射修正；量纲转换：将设备输出的二进制数据恢复成十进制物理量，并将直接物理量多普勒频率信息转换成距离和变化率；异常值修正：利用数据的连续性判断观测量中的数据是否异常，采用四点外推拟合法对观测量中的异常值进行处理；时间误差修正：采样时刻tk测量设备接收到来自目标tk'时刻转发的电波信号，电波信号在空间传输时延为式中，R(tk')为tk'时刻目标与观测设备的径向距离，c为光速；将tk'时刻的观测量向后修正Δtk，得到tk时刻对应的观测量；电波折射修正：采用H.S.Hopfield折射指数模型将电磁波在经过不均匀大气层时产生传播路径弯曲折射进行修正，缩小实际测量值与理论观测值的差异。3.根据权利要求1或2所述的基于UKF的实时多源数据融合方法，其特征在于，测距元素的预处理包括异常值修正、时间误差修正和电波折射修正；异常值修正：利用数据的连续性判断观测量中的数据是否异常，采用四点外推拟合法对观测量中的异常值进行处理；时间误差修正：采样时刻tk测量设备接收到来自目标tk'时刻转发的电波信号，电波信号在空间传输时延为式中，R(tk')为tk'时刻目标与观测设备的径向距离，c为光速；将tk'时刻的观测量向后修正Δtk，得到tk时刻对应的观测量；电波折射修正：采用H.S.Hopfield折射指数模型将电磁波在经过不均匀大气层时产生传播路径弯曲折射进行修正，缩小实际测量值与理论观测值的差异。4.根据权利要求3所述的基于UKF的实时多源数据融合方法，其特征在于，测角元素的预处理包括方位角和俯仰角的预处理；方位角预处理包括角坐标转换、方位角跨零跳处理、异常值修正和时间误差修正；俯仰角预处理包括角坐标转换、异常值修正、时间误差修正和电波折射修正；角坐标转换：方位角和俯仰角的测量是在垂线测量坐标系下测得的，将测得的方位角和俯仰角转换成统一坐标系下；方位角跨零跳处理：方位角跨零跳是指目标在I象限和IV象限之间移动时，直接观测量方位角会出现0°和360°之间的跳跃，导致方位角在数值上的不连续，此时对方位角进行差分计算，得到差分序列，如果差分序列中有结果大于180°，则对应位置的方位值加360°，如2CN113743475A权利要求书2/3页果差分结果小于‑180°，则对应位置的方位值减360°，从而进行方位角跨零跳处理，使得方位角在数值上连续有效；异常值修正：利用数据的连续性判断观测量中的数据是否异常，采用四点外推拟合法对观测量中的异常值进行处理；时间误差修正：采样时刻tk测量设备接收到来自目标tk'时刻转发的电波信号，电波信号在空间传输时延为式中，R(tk')为tk'时刻目标与观