多传感器目标跟踪系统的两级时空误差标校方法及装置与流程

本发明属于目标探测跟踪，具体涉及多传感器目标跟踪系统，尤其是涉及一种多传感器目标跟踪系统的两级时空误差标校方法及装置。

背景技术：

1、多传感器组网系统利用数据融合技术(例如将雷达和红外传感器进行数据融合)能够实现信息互补，提高目标跟踪精度、识别能力，并增强目标跟踪系统的抗干扰性。

2、然而在实际中，由于传感器性能差异、数据处理方式差异、组网环境的动态变化等因素，传感器系统输出的目标航迹容易出现不同程度的系统偏差，进而增加数据关联与数据融合的难度，导致目标数据融合后性能指标明显降低，丧失传感器系统协同组网的优势，因此消除传感器系统间的时空误差成为提升协同效能的关键基础。

3、目前，在传感器系统中通常采用不同的合作源基准进行标校，包括民航ads-b、卫星标校或组网系统中测量精度较高的传感源，标校流程通常包括时间配准、航迹关联、误差估计等。时间配准是指将不同数据率的传感器经时间对准获得相同时间的数据点；航迹关联与误差估计存在互耦合关系，一方面通过航迹关联获得标校源与传感器探测结果的对应关系，进而估计误差，另一方面误差估计影响关联门限设计，决定误关联程度。实际应用中，待标校传感器与标校源时延等时间误差干扰会造成同一量测互关联失败，影响误差估计结果，从而严重降低数据融合精度。

技术实现思路

1、本发明旨在公开一种多传感器目标跟踪系统的两级时空误差标校方法及装置，以提高多传感器目标跟踪系统的数据融合精度。

2、本发明的第1方面，提供了一种多传感器目标跟踪系统的两级时空误差标校方法，该方法包括：

3、计算用于补偿第一级系统误差的时间误差补偿量和位置误差补偿量；其中，所述第一级系统误差为因大时延形成的系统误差；

4、基于所述时间误差补偿量和位置误差补偿量对待标校传感源进行第一误差修正；

5、计算经过所述第一误差修正后的第二级系统误差；其中，所述第二级系统误差为传感器因性能差异在测量时形成的系统误差；

6、基于所述第二级系统误差对所述待标校传感源进行第二误差修正。

7、在其他一个实施例中，所述计算用于补偿第一级系统误差的时间误差补偿量和位置误差补偿量，包括：

8、获取相同坐标系下待标校传感源、基准源的二维图像；

9、提取所述待标校传感源的二维图像与所述基准源的二维图像相互匹配的关键点组；

10、基于所述关键点组求解所述待标校传感源的二维图像与所述基准源的二维图像之间的坐标映射矩阵的参数；

11、基于所述坐标映射矩阵的参数、所述二维图像的参数计算所述时间误差补偿量和所述位置误差补偿量。

12、在其他一个实施例中，所述二维图像包括时间-方位二维图像、时间-俯仰二维图像以及时间-斜距二维图像，所述位置误差补偿量包括方位误差补偿量、俯仰误差补偿量以及斜距误差补偿量。

13、在其他一个实施例中，基于所述关键点组利用最小二乘法求解所述待标校传感源的二维图像与所述基准源的二维图像之间的坐标映射矩阵的参数，所述参数包括旋转因子、平移因子。

14、其中，基于所述坐标映射矩阵的第一平移因子、所述二维图像的横坐标范围和对应的时间范围计算所述时间误差补偿量。

15、其中，基于所述坐标映射矩阵的第二平移因子、所述二维图像的横坐标范围和位置范围计算所述位置误差补偿量；所述位置范围包括方位范围、俯仰范围以及斜距范围。

16、在其他一个实施例中，所述计算经过所述第一误差修正后的第二级系统误差，包括：

17、时间配准步骤，以所述待标校传感源和所述基准源两者中数据率较低的数据源时间点为参考时间点，由数据率高的数据源向参考时间点插值；

18、航迹关联步骤，基于设置的关联门限生成所述待标校传感源与所述基准源之间的若干个目标关联组；

19、误差估计步骤，计算各目标关联组对应的代价矩阵值的平均值，得到所述第二级系统误差。

20、在其他一个实施例中，待标校传感源的m个目标航迹与基准源的l个目标航迹分别在方位、俯仰、斜距上形成一个m×l维代价矩阵，所述代价矩阵值为各代价矩阵的元素，分别表示待标校传感源与基准源的目标组合之间的方位误差、俯仰误差及斜距误差，当某个目标组合的方位误差、俯仰误差及斜距误差均分别低于各自的关联门限时，将所述某个目标组合作为目标关联组。

21、本发明的第2方面，提供了一种多传感器目标跟踪系统的两级时空误差标校装置，该装置包括：

22、第一计算模块，用于计算用于补偿第一级系统误差的时间误差补偿量和位置误差补偿量；其中，所述第一级系统误差为因大时延形成的系统误差；

23、第一修正模块，用于基于所述时间误差补偿量和位置误差补偿量对待标校传感源进行第一误差修正；

24、第二计算模块，用于计算经过所述第一误差修正后的第二级系统误差；其中，所述第二级系统误差为传感器因性能差异在测量时形成的系统误差；

25、第二修正模块，用于基于所述第二级系统误差对所述待标校传感源进行第二误差修正。

26、本发明的第3方面，提供了一种多传感器目标跟踪系统的两级时空误差标校装置，包括存储有计算机程序的存储单元，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如下操作：

27、计算用于补偿第一级系统误差的时间误差补偿量和位置误差补偿量；其中，所述第一级系统误差为因大时延形成的系统误差；

28、基于所述时间误差补偿量和位置误差补偿量对待标校传感源进行第一误差修正；

29、计算经过所述第一误差修正后的第二级系统误差；其中，所述第二级系统误差为传感器因性能差异在测量时形成的系统误差；

30、基于所述第二级系统误差对所述待标校传感源进行第二误差修正。

31、与现有相比，本发明通过将误差分级处理，能够解耦航迹关联与误差估计步骤之间的互关性，解决因为大系统偏差造成航迹无法关联或航迹关联门限设置过大造成误关联进而引入计算误差的情况。

32、此外，本发明充分利用人对高维数据处理的敏感性，通过图像关键特征提取、关键点匹配的思路解决传感源大系统误差问题，使大系统误差展示更为直观，有效缩减传感器间系统误差的范围，提高了误差修正精度。

技术特征：

1.一种多传感器目标跟踪系统的两级时空误差标校方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的两级时空误差标校方法，其特征在于，所述计算用于补偿第一级系统误差的时间误差补偿量和位置误差补偿量，包括：

3.根据权利要求2所述的两级时空误差标校方法，其特征在于，所述二维图像包括时间-方位二维图像、时间-俯仰二维图像以及时间-斜距二维图像，所述位置误差补偿量包括方位误差补偿量、俯仰误差补偿量以及斜距误差补偿量。

4.根据权利要求2所述的两级时空误差标校方法，其特征在于，基于所述关键点组利用最小二乘法求解所述待标校传感源的二维图像与所述基准源的二维图像之间的坐标映射矩阵的参数，所述参数包括旋转因子、平移因子。

5.根据权利要求4所述的两级时空误差标校方法，其特征在于，基于所述坐标映射矩阵的第一平移因子、所述二维图像的横坐标范围和对应的时间范围计算所述时间误差补偿量。

6.根据权利要求4所述的两级时空误差标校方法，其特征在于，基于所述坐标映射矩阵的第二平移因子、所述二维图像的横坐标范围和位置范围计算所述位置误差补偿量；所述位置范围包括方位范围、俯仰范围以及斜距范围。

7.根据权利要求2所述的两级时空误差标校方法，其特征在于，所述计算经过所述第一误差修正后的第二级系统误差，包括：

8.根据权利要求7所述的两级时空误差标校方法，其特征在于，待标校传感源的m个目标航迹与基准源的l个目标航迹分别在方位、俯仰、斜距上形成一个m×l维代价矩阵，所述代价矩阵值为各代价矩阵的元素，分别表示待标校传感源与基准源的目标组合之间的方位误差、俯仰误差及斜距误差，当某个目标组合的方位误差、俯仰误差及斜距误差均分别低于各自的关联门限时，将所述某个目标组合作为目标关联组。

9.一种多传感器目标跟踪系统的两级时空误差标校装置，其特征在于，该装置包括：

10.一种多传感器目标跟踪系统的两级时空误差标校装置，包括存储有计算机程序的存储单元，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如下操作：

技术总结
本发明公开了一种多传感器目标跟踪系统的两级时空误差标校方法及装置，属于目标探测跟踪技术领域。该方法包括：计算用于补偿第一级系统误差的时间误差补偿量和位置误差补偿量；基于所述时间误差补偿量和位置误差补偿量对待标校传感源进行第一误差修正；计算经过所述第一误差修正后的第二级系统误差；基于所述第二级系统误差对所述待标校传感源进行第二误差修正。本发明能够解决因为大系统偏差造成航迹无法关联或航迹关联门限设置过大造成误关联进而引入计算误差的情况，有效缩减传感器间系统误差的范围，提高了误差修正精度。

技术研发人员：刘燕,邵文佳,李宏,田明宏,郭建明,关鑫璞,万晓磊
受保护的技术使用者：中国人民解放军93209部队
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13