加权总体最小二乘在三维基准转换中的应用--《测绘学报》2011年S1期
加权总体最小二乘在三维基准转换中的应用
【摘要】：对比研究加权总体最小二乘(weighted total least-squares,WTLS)方法和混合最小二乘(LS-TLS)方法、最小二乘(least-squares,LS)方法在三维空间小角度直角坐标转换中的适用性。在两套坐标系下坐标测量值均存在误差时,用WTLS方法不但可以对观测向量y和系数矩阵A同时修改、将坐标先验精度引入平差计算,而且引入的权阵PA对系数阵A起到固定常数元素而只修改必要数据元素的作用,以得到更合适的参数解。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：P226.3【正文快照】：
1引言坐标转换是将空间数据从一个坐标系统转换到另一个坐标系统的过程,实质是根据两个坐标系下的公共已知点求解坐标转换参数的过程。两个坐标系的转换参数包括:3个平移参数、1个尺度参数和3个旋转参数。当旋转角是小角度或初始值已知时,由3个旋转角组成的旋转矩阵可以简化,
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基于三维激光扫描仪的数字城市地理信息获取解决方案
一、数字城市发展概述
　　近年来，数字城市建设进行的如火如荼，三维地理信息逐渐代替二维地理信息成为数字城市建设的主要内容，三维地理信息获取作为数字城市建设工作的基础显得尤为重要。传统的测量手段已经跟不上城市建设的步伐，而三维激光扫描仪的出现为准确快速获取城市地理信息提供了保证。
数字城市发展趋势
二、三维激光扫描测量系统
2.1 车载激光雷达测量系统
&& &北科天绘基于自主研发的RA-0300三维激光扫描仪研制出了RA激光雷达移动三维测量车系统。该系统软硬件高度集成，测量精度高，作业灵活，大大提高了城市地理信息采集效率。
& &&系统集成了RA-0300三维激光扫描仪、惯性测量单元(IMU)、GPS接收机、2台高分辨率数码相机、里程计（DMI）、控制计算机等多种传感器以及系统控制软件和数据预处理软件。
系统控制软件
数据解算软件
系统性能指标
R-Angle（北科天绘）
最小测距半径 (m)
最大测距半径 (m)
最大脉冲频率 (kHz)
激光波长&&&& (nm)
光斑尺寸&&&& (mRad)
扫描视场&&&& (&)
扫描频率&&&& (线/秒)
测距精度&&&& (mm@100m)
测角分辨率&& (&)
系统重量&&&& (kg)
工作温度&&&& (℃)
存储温度&&&& (℃)
供电方式&&&& (V DC)
平均功耗&&&& (W)
　　系统中RA-0300三维激光扫描仪和系统控制软件SS-Rctrl及数据解算软件Rpre一起为实现城市基础地理信息快速高效采集提供可靠技术保证。整个系统的软硬件系统配置见下表
RA-0300三维激光扫描仪
USB数据传输供电方式：电池
惯性测量单元（IMU）
外置大分辨率数字相机
Canon 5D MarkIII
强固型设备控制终端（便携式图像工作站）
GPS基站，包括差分解算软件
内业数据分析及管理图形工作站
220VAC转24VDC电源箱
设备供电电池充电
200Wh专用电池，5小时连续工作
CF移动数据储存卡（64G 300X ）
设备维护套装，包括光学镜面清洁
设备缆线及配件
包括使用手册
SS-Rctrl激光扫描仪控制软件
SS-Rpre数据处理软件
软件应用开发接口，包括技术支持
支持二次开发
设备维护及技术支持，包括软件系统升级
&设备轻巧，运输方便
&线缆集成度高，操作简单
&360&全方位、多回波数据采集
&测量距离远，可根据测量环境和测量目标选配不同测距的型号
&灵活的系统集成能力，可集成多台激光扫描仪传感器
&全方位解决方案，可配置各类惯性导航系统和多种数字量测相机，可集成于不同的车载平台
&输出.xyzi和.LAS等标准格式点云数据，可满足不同的商业应用软件
&软件配备完善，提供了二次开发接口
&采用DMI技术，弥补了GPS信号因遮挡无法连续定位的不足
2.2 机载激光雷达测量系统
&& 北科天绘在车载三维激光扫描仪的基础上又研发出了AP系列机载三维激光扫描仪。以AP-1500为例，它可以和高精度数字相机、GPS以及惯性测量单元IMU等多种传感器进行集成，构成一套完整的机载激光雷达测量系统。该系统软硬件高度集成，测量精度高，作业效率高，大大加快了数字城市建设的步伐。
&O系统组成
& &&系统集成了AP-1500三维激光扫描仪、惯性测量单元(IMU)、GPS接收机、高分辨率数码相机、控制计算机等多种传感器以及系统控制软件和数据预处理软件。
机载激光雷达测量系统集成示意图
系统性能指标
A-Pilot（北科天绘）
最小测距半径 (m)
最大测距半径 (m)
最大脉冲频率 (kHz)
激光波长&&&& (nm)
多回波 (全回波可选）
光斑尺寸&&&& (mRad)
扫描视场&&&& (&)
扫描频率&&&& (线/秒)
测距精度&&&& (mm@100m)
测角分辨率&& (&)
系统重量&&&& (kg)
工作温度&&&& (℃)
存储温度&&&& (℃)
供电方式&&&& (V DC)
平均功耗&&&& (W)
&O系统配置
&&& 整个机载LiDAR系统的软硬件系统配置见下表
AP-1500三维激光扫描仪
USB数据传输供电方式：电池
惯性测量单元（IMU）
外置大分辨率数字相机
Canon 5D MarkIII
强固型设备控制终端（便携式图像工作站）
GPS基站，包括差分解算软件
220VAC转24VDC电源箱
设备供电电池充电
200Wh专用电池，5小时连续工作
CF移动数据储存卡（64G 300X ）
设备维护套装，包括光学镜面清洁
设备缆线及配件
包括使用手册
SS-Actrl激光扫描仪控制软件
SS-Apre数据处理软件
软件应用开发接口，包括技术支持
支持二次开发
设备维护及技术支持，包括软件系统升级
&O系统优势
&设备轻巧，携带方便
&高集成度，智能化操作
&设备轻巧，可选择无人机飞行平台
&高效作业，可同时获取多个传感器数据，便于林木类型的分析
&高精度，多回波点云数据，可穿透植被，便于林木生长情况的分析
三、数字城市地理信息获取解决方案
3.1& 技术方案概述
1.技术方案概述
&& &城市地理信息获取主要分为数据采集与数据处理两个过程，利用RA激光雷达三维测量车系统沿规划路线进行扫描测量，获取城市道路及两侧城市建筑、基础设施的三维数据和影像数据。采集完成后进行内业数据预处理、点云拼接，然后通过后处理软件滤波分类并结合影像与点云的位置关系把城市中道路、树木、路灯及其它附属设施等进行自动分离，得到城市中不同的地理信息，并根据分类后的点云进行三维建模、粘贴纹理、属性赋值，最终把这些信息整理汇总用于基础地理信息入库。
2.技术方案流程
（1）作业准备
&& 作业准备主要是指测量作业前期准备工作，包括路线规划，设备安装与调试。其中设备调试非常重要，它是保证测量作业正常开展的前提。下图是设备安装图
（2）数据采集
&& 设备安装调试完成后，开始沿既定规划路线进行数据采集。数据采集完成后要对数据进行检查，以保证所有数据的完整性、可用性。
激光雷达移动测量车进行数据采集
（3）数据预处理
&& 采集的数据包括POS数据、点云数据、影像数据，需要对这些数据进行预处理。点云需要解码才能进行显示，采用的处理软件是北科天绘研发的SS-Rpre。然后把点云坐标与POS数据进行融合解算得到WGS-84坐标系下的坐标。、
预处理后的车载LiDAR点云数据
（4）可视化处理
&& 基于城区的点云数据，通过专业点云处理软件（TerraSolid、PolyWorks等）进行去噪、滤波处理，进一步内插拟合得到城市的数字高程模型DEM，数字表面模型DSM，结合同步影像进行模型构建和矢量编辑，可以得到虚拟三维城市模型。
城市地形格网数据
（5）城市三维建模
&& 根据得到城市基础信息产品（DEM、DOM、DLG等）再进行模型提取、纹理粘贴、矢量编辑等处理步骤，最终得到城市的三维模型。
点云与模型进行叠加
三维数字城市模型
（6）数据成果提供
a)&城市点云数据和街景影像
b)&1:500-1:5000的城市地形线划图
c)&DEM、DSM
d)&三维数字城市模型
3.2& 技术方案流程
1.技术方案概述
&& 车载激光雷达测量系统能够快速地获取城市地理信息，但是它对部分建筑物顶部、一些高层建筑、交通不便、车辆很难进入的区域的测量能力是有限的，需要依靠机载三维激光测量系统去弥补。机载三维激光雷达测量系统与车载解决方案相比相差不多，但是测量效率更高，测量范围更广。
2.技术方案流程
（1）飞行准备
&& 作业准备主要是指测量作业前期准备工作，包括测区航线规划（航线旁向重叠度&20%），GPS基站架设，设备安装与测试。下图是设备安装图。
（2）飞行实施与数据采集
&& 设备安装调试完成后，开始沿既定规划航线进行检校飞行，然后飞往测区进行数据采集，完成后要对数据质量进行检查，查看是否需要补飞或重飞，以保证所有数据的完整性、可用性。
A-2C轻小型水陆两栖飞机飞往测区进行作业
（3）数据预处理
&&& 采集的原始数据无法直接进行显示，需要进行解码处理，得到角度距离信息，然后由极坐标系转到直角坐标系。采用的预处理软件是北科天绘研发的SS-Apre。然后把点云坐标与POS数据进行融合解算得到WGS-84系下的点云坐标。
激光点云以高程渲染显示
激光点云以灰度显示
（4）可视化处理
&& 基于城区的点云数据、影像数据，通过专业点云处理软件（TerraSolid、PolyWorks等）进行去噪、滤波处理，进一步内插拟合得到城市的数字高程模型DEM，数字表面模型DSM，数字正射影像DOM及数字线划图DLG等产品。
（5）城市三维建模
&& 根据得到城市基础信息产品（DEM、DOM、DLG等）再进行模型提取、纹理粘贴、矢量编辑等处理步骤，最终得到城市的三维模型。
三维数字城市建模
（6）数据成果提供
a)城市点云数据和街景影像
b)1:500-1:5000的城市地形线划图
c)DEM、DSM、DOM
d)三维数字城市模型56多雷达数据融合中的数据预处理
上亿文档资料，等你来发现
56多雷达数据融合中的数据预处理
第３８卷第３期（总第１４９期）；２００９年９月；火控雷达技术；ＦｉｒｅＣｏｎｔｒｏｌＲａｄａｒＴｅｃｈｎｏｌｏ；Ｖ０１．３８；Ｎｏ．３（Ｓｅｒｉｓｅ１４８）；Ｓｅｐ．２００９；多雷达数据融合中的数据预处理；骏１李栋２；西安７１００６５）；（１．西安电子工程研究所西安７１０１００；２．陆；【摘要】多雷达数据融合的数据来自不同的雷达，在融；合并、野值剔除、空间对
第３８卷第３期（总第１４９期）２００９年９月火控雷达技术ＦｉｒｅＣｏｎｔｒｏｌＲａｄａｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶ０１．３８Ｎｏ．３（Ｓｅｒｉｓｅ１４８）Ｓｅｐ．２００９多雷达数据融合中的数据预处理钱骏１李栋２西安７１００６５）（１．西安电子工程研究所西安７１０１００；２．陆航驻西安地区军事代表室【摘要】多雷达数据融合的数据来自不同的雷达，在融合处理前要作相应的处理。如点迹过滤、点迹合并、野值剔除、空间对准、时间对准等等，本文就这些问题作一些讨论。关键词：雷达；数据融合；预处理中图分类号：ＴＮ９５；ＴＰ２７４文献标识码：Ａ文章编号：１００８－８６５２（２００９）０３－０５５－０４ＤａｔａＰｒｅ．－ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｎＭｕｌｔｉ－．ＲａｄａｒＤｏｎ９２ＤａｔａＦｕｓｉｏｎＱｉａｎＪｕｎｌ，Ｌｉ（１．Ｘｉ’ａｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉ’ａ／／，７１０１００；２．ＡｒｍｙＡｖｉａｔｉｏｎＭｉｌｉｔａｒｙＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅＯｆｆｚｃｅＳｔａｔｉｏｎｅｄｉｎＸｉ’ａｎ，Ｘ／７ａｎ７１００６５）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄａｔａｏｆｍｕｌｔｉ―ｒａｄａｒｄａｔａｆｕｓｉｏｎｃｏｍｅｓｆｒｏｍｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒａｄａｒｓ；ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｐｅｒｆｏｒｍｒｅｌａｔｉｖｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｕｃｈｔｈｅｓｅｉｓｓｕｅｓａｒｅａｓｔｒａｃｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇ，ｔｒａｃｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ，ｏｕｔｌｉｅｒｓｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ，ｓｐａｃｅｓｉｇｈｔｉｎｇ，ｔｉｍｅａｌｉｇｎｍｅｎｔ，ｅｔｃ，ａｌｌｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｄａｒ；ｄａｔａｆｕｓｉｏｎ；ｐｒｅ―ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ１引言通常把雷达信号处理和检测称作雷达信息的对多个情报雷达获得的目标数据进行融合处理，称为雷达信息的三次处理。三次处理用的是多个雷达不同扫描周期的信息，其功能是通过多雷达多目标数据关联，对目标的状态作出进一步的估计，或对身份作出识别，进而给出战场态势知威胁评估，给指挥员提供决策方案，实现辅助决策。多雷达数据融合的关键技术之一是多源数据关联，就是要把每批目标的点迹与数据库中巳有的航迹配对，或建立新的目标航迹。由于多雷达数据融合的数据来自不同的雷达，它们的位置、数据间隔、开机时间等各不相同，而且尽管是现代雷达系统，除了有用的目标回波之外，还包含有大量的固定目标回波和慢速目标回波，即使采用高性能的数字动目标显示系统，也会由于天线扫描调制、视频量化误差及系统不稳等因素的存在，使其输出大量的杂波剩余。因此在相关处理前需要进行相应的预处理，包括点迹过滤、点迹合并、野值剔除、空间对准、时间对准等等，本文就这些问题一次处理，它的作用是在杂波、噪声和各种有源或无源干扰的背景中，提取有用信息，也就是提升信号，抑制杂波、噪声和干扰，提高信噪比，以较高的检测概率发现目标。经过一次处理以后，给出了目标的点迹数据，对于情报雷达，点迹数据要送到数据处理系统作进一步的加工处理，称作雷达信息二次处理。雷达信息二次处理通常是指单部雷达的数据处理，它的功能是在一次处理的基础上，通过滤波、数据关联等，建立目标航迹，并给出目标运动参数和有关特征参数的估计，从而实现对多个目标的自动跟踪。随着科学技术的发展，目标探测传感器从单一类型发展到多种类型，并且可装载在多种侦察／武器平台上，以对各类战场目标和环境信息进行收集。通过多传感器数据／信息的融合处理，可得到比单一传感器更多的信息。收稿日期：２００９―０５―３１作者简介：钱骏，男，１９７８年生，助理工程师。研究方向为雷达系统设计和数据处理。万方数据火控雷达技术第３８卷作一些简单的讨论。２点迹过滤前面说过，尽管现代雷达采用了很多现代信号处理技术，包括各种滤波技术，但由于滤波特性不是很完美，与杂波的谱特性也不全匹配，总有一部分杂波和干扰信号是滤不掉的，就是说，噪声和干扰可能产生假目标，这就使检测系统所给出的点迹中不仅包含运动目标点迹，还包含了相当数量的固定目标点迹和假目标点迹，后者称之为孤立点迹。点迹的多少不仅取决于空中运动目标的数量，还取决于雷达所处的地理环境、气象条件、信号处理的性能等。当过多的杂波剩余进入数据处理机，会大大的增加计算机的负担，甚至导致数据处理计算机过载。因此，在对信号处理机给出的一次点迹做二次处理前必须对点迹进行再加工或过滤，争取将非目标点迹减至最少，这就是所谓的“点迹过滤”。点迹过滤町以消除大部分由杂波剩余或干扰产生的假点迹或孤立点迹，除了减轻数据处理机的负担之外还可以改善数据融合系统的状态估计精度，提高系统的性能。点迹过滤的基本依据就是运动目标和固定目标跨周期的相关特性不同。利用一定的判定准则判定点迹的跨周期特性，就可区别运动目标和固定目标。需要强调的是，所谓的“跨周期”是指扫描到扫描的周期，而不是脉冲到脉冲的周期。点迹过滤的基本方法如下：、利用一个大容量的存储器，保留雷达天线多圈扫描的信息，以坐标代码的形式存储在存储器中。之所以要多圈，是为了防止由于随机因素造成误判，具体圈数根据实际情况决定，下面的讨论圈数为５。当新的一圈数据到来时，每个点迹和存储器中前５圈的各个点迹按由老到新的次序进行逐个比较。根据目标运动速度等因素设置两个窗口，一个大窗口和一个小窗口，并设置６个标志位Ｐ。一Ｐ，和ＧＦ。新来的点迹首先跟第一圈的各个点迹进行比较，比较结果如果第１圈的点迹中至少有一个点迹与新点迹之差在小窗口之内，那么相应的标志位置ｌ（Ｐ。＝１），意味着新点迹与原有的老点迹离得很近，有可能是固定目标，否则置０（Ｐ。＝０），意味着新点迹与原有的老点迹离得较远，有可能是运动目标；然后新点迹再和第２圈的各个点迹进行比较，同样，只要第２圈的各个点迹至少万方数据有一个点迹与新点迹之差在小窗口之内，再把相应的标志位置１（Ｐ：＝１），否则置Ｏ（Ｐ：＝０）。以此类推，一直到第５圈比完为止。最后再一次把新点迹与第５圈的各个点迹进行比较，比较结果如果至少有一个两者之差在大窗口内，就将相应的标志位ＧＦ置成ｌ，表示新点迹与老点迹能按大窗口相关，有可能是由老点迹经一个周期后运动得到，否则为０，表示新点迹与老点迹不能按运动假设相关，可能是假目标。标志位Ｐ。～Ｐ，和ＧＦ则根据以上原则产生了一组标志，这些标志Ｐ。一Ｐ，和ＧＦ是只取０、１两个值的逻辑变量，根据这组标志，就可以按照一定的准则统计地判定新点迹是属于运动目标、固定目标还是孤立点迹或可疑点迹，并在它的坐标数据中加上相应的标志。判决准则如下所述。运动点迹：（Ｐ５＋Ｐ４）ＧＦ＝Ｐ５Ｐ４ＧＦ＝ｌ（１）该式表明，第４圈、第５圈小窗口没有符合，但在第５圈时，在大窗口中有符合，新点迹就判定成为运动点迹。固定点迹：（ｐ５＋Ｐ４）（ＰＩＰ２＋ＰｌＰ３＋Ｐ２Ｐ３）＝ｌ（２）该式表明，如果在第４圈、第５圈小窗口至少有一次符合，同时１、２、３圈小窗口中至少有两次符合，则新点迹就判定为固定点迹。．孤立点迹：（Ｐ５十Ｐ４）ＧＦ＝Ｐ５．．．ｊ．．．．．．．．Ｐ４．．ＧＦ＝１一…（３）该式表明，如果第４圈、第５圈小窗口没有符合，第５圈时大窗口也没有符合，则说明它是孤立点迹。可疑点迹：凡是不满足上述准则的点迹，统统被认为是可疑点迹，可以将其输出，再做数据处理时进一步判断。从判决准则可以看出，它实际上就是跨周期相关处理。对固定目标而言，如果处于理想情况下，即不考虑噪声、干扰、测量误差及信噪比随距离的变化等因素，对每个位置上的固定目标，天线每扫过一次，就应有～个点迹，即保留的５圈标志信息都应该是ｌ，即ｐ．Ｐ：Ｐ，Ｐ。Ｐ，＝１。但在考虑上述原因后，显然条件过于苛刻，应适当放宽。利用上述准则作了相应判决后，滤除了大量的虚假点迹，第３期钱骏等：多雷达数据融合中的数据预处理５７减轻了后续处理的负担，至于大窗Ｉ：Ｉ与小窗ＶＩ的长度应根据实际的工程要求来选择，并需要通过外场试验来验证。这种方法最早见于法国Ｌｐ一２３雷达信息处理系统。３点迹凝聚在信号检测的过程中，由于要对所观察的距离范围进行距离分割，即将雷达的观测范围分成若干距离或者距离单元，以实现全程检测。这些距离单元对于雷达来说是相对固定的，如果目标运动到两个距离单元的交界处，就有可能在同一方位上相邻的两个距离单元同时检测到目标。若雷达的距离分辨率很高，其距离单元的尺寸必然很小，目标的电尺寸若很大，就有可能在同一方位上的相邻几个距离单元内被检测到，出现目标分裂。在方位上也存在目标分裂的现象，这是在信噪比比较小的时候，信号处理机所采用的检测准则不合适造成的，将一个目标判定成两个目标。鉴于上述情况，信号处理机就必须做点迹凝聚，把它们合成一个目标，具体方法是在距离和方位上设置一个二维门，把落在门内的目标凝聚成一个。４野值剔除在数据处理之前，还需要做一项工作，就是野值剔除，去掉那些在录取、传输过程中，由于受到干扰等原因所产生的一些不合理或具有较大误差的数据。一般这些数据称为野值。野值和测量数据不属于同一个母体，它们服从不同的分布。野值剔除实际上是个假设检验的问题，而假设检验的理论基础是实际推断原理：在一次试验中，大概率事件必然会出现，小概率事件不可能出现。所谓大概率事件是指概率接近１的事件，也称为实际必然事件，这里所说的必然是相对于实际而言，实际必然事件并非理论上的绝对必然，而所谓实际，指的就是一次试验。通常用置信度来描述概率接近于ｌ，也就是说，当置信度取成ａ（一般ｏ／＝０．１，０．０５，０．０１等等），大概率事件就是Ｐ＝１一ｄ（与前面对应分别为０．９，０．９５，０．９９等等）。野值也叫粗大误差，通常采用３０－准则加以剔除。３仃准则也称为拉依达准则，使用的条件是测量次数足够多。万方数据设有ｎ个测量数据互，五，…，ｘ。，令：臂＝上ｎｌ∑＝ｌ置（４）彦２。击；（置一ｊ）２（５）在实际测量中，设可疑数据为丘，若：Ｉ置一ＸＩ＞３Ｊ－（６）则犯是反常结果，应该加以剔除。当ｎ数较小时，就不适用３矿准则，如果ｎ≤１０时，用３盯准则就不能剔除任何可疑结果。３０＂准则没有像通常假设检验所作的那样先提出一个假设，构造相应的统计量，根据置信度确定临界限，得到接受区间或拒绝区间，它根据的就是实际推断原理。而由概率论中的契比雪夫不等式：Ｐ（ＩＸ―Ｅ（ｘ）Ｉ≥ｓ）≤与Ｄ（菇）（７）占当占＝３（ｒ时：Ｐ（ＩＸ―Ｅ（ｘ）Ｉ＞３盯）≤寺（８）用ｘ和子分别近似Ｅ（Ｘ）和ｏｒ，上述不等式近似成立，可见不管随机变量服从什么分布，用３矿准则把正确数据作为野值剔除的概率不会大于寺。５系统误差修正当雷达对目标参数进行测量时，在所测得的参数数据中包含两种误差：随机误差和系统误差。随机误差每次测量时可能都是不同的，它无法修正。系统误差是固定误差，它不随测量次数变化而变化，是可以修正的。系统误差如果不加以修正，有可能造成严重的后果。６空间对准对位于不同地点的雷达站送来的点迹进行数据关联，需要在统一的坐标系下进行，一般是转换到信息处理中心或指挥中心的公共坐标系中。由于航迹相关处理都要采用各种滤波方法，总要涉及运动模型假设，通常认为目标是作线性运动，采用线性滤波，因此中心坐标系采用直角坐标系，使目标的运动火控雷达技术第３８卷方程是线性方程。雷达测量数据一般是球坐标数据或极坐标数据，因此球坐标或极坐标到直角坐标的变换是少不了的，通常还要用到移轴、转轴等坐标变换公式，这些都有相应的公式，这里不再详述。７时间对准多雷达工作时，在时间上是不同步的，主要是因为每部雷达的开机时间不一样，而且扫描周期不同，即有不同的采样率，因此在处理过程中，来自不同雷达的观测数据通常不是在同一时刻得到的，存在观测数据的时间差。所以，在做数据融合之前必须将这些观测数据同步，也就是统一“时基”。通常，利用一个雷达实处理时间作为公共处理时间，把来自其它雷达的时间都统一到该雷达的时间上。假定，我们想把第ｋ个雷达在时间￡；的观测状态数据同步到某个公共处理时间ｔ；上，就有：Ｚ女（ｔ１）＝ＺＩ（ｔｊ）＋Ｖ×（ｔｊ―ｔｊ）（９）式中：Ｖ为目标运动速度，可从所用的ａ―ｐ滤波器或Ｋａｌｍａｎ滤波器在初始化过程中得到；Ｚ。（屯）为在时间ｔｊ来自雷达ｋ的观测状态数据；Ｖ×万方数据（ｔ；一ｔ，）为修正项。该式的意义是将第ｋ个雷达在时间￡ｉ的状态数据同步到公共处理时间ｔ。上来。对来自不同雷达站的数据完成了上述处理后，就可以作多雷达多目标数据关联了。关联的方法有很多，如最近邻数据关联、概率数据关联、联合概率数据关联等等，工程应用往往有实时性要求，通常采用最近邻法的较多，但最近邻法有可能引起谈判，要根据具体情况适当修正。本文就数据融合中数据关联前的预先处理作了些粗浅的讨论，不当之处请批评指正。参考文献：［１］杨万海．多传感器数据融合及其应用［Ｍ］．西安：西安电子科技大学出版社，２００４．［２］于学汉．概率论与数理统计教程［Ｍ］．北京：兵器工业出版社。１９９６．［３］孙仲康．雷达数据数字处理［Ｍ］．北京：国防工业出版社．１９８５．［４］何友，王国宏等．多传感器信息融合及应用［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２０００．多雷达数据融合中的数据预处理作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：钱骏， 李栋， Qian Jun， Li Dong钱骏,Qian Jun(西安电子工程研究所)， 李栋,Li Dong(陆航驻西安地区军事代表室)火控雷达技术FIRE CONTROL RADAR TECHNOLOGY)0次 参考文献(8条) 1.杨万海 多传感器数据融合及其应用 20042.于学汉 概率论与数理统计教程 19963.孙仲康 雷达数据数字处理 19854.何友.王国宏 多传感器信息融合及应用 20005.杨万海.多传感器数据融合及其应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.6.于学汉.概率论与数理统计教程[M].北京:兵器工业出版社,1996.7.孙仲康.雷达数据数字处理[M].北京:国防工业出版社,1985.8.何友,王国宏等.多传感器信息融合及应用[M].北京:电子工业出版社,2000. 相似文献(10条)1.期刊论文 尹锦荣.周琳.YIN Jinrong.ZHOU Lin 外辐射源雷达与情报雷达的数据融合 -电子工程师)通过外辐射源雷达与情报雷达异地配置方式下的组网,利用外辐射源雷达生存能力强、反隐身隐蔽性能好、数据率高、测速精度较高等特征,可进一步提高对目标的定位精度及对隐身目标的探测能力.文中将基于&当前&模型的扩展卡尔曼滤波应用于外辐射源雷达与情报雷达的数据融合,仿真表明利用这两类雷达的互补特性,通过数据融合,滤波后得到的目标的定位精度及速度精度有大幅度提高.2.期刊论文 庞志兵.PANG Zhi-bing 测高雷达与二维雷达数据融合问题研究 -指挥控制与仿真)针对现代防空侦察预警的现状,运用组网的方法探索不同雷达数据融合的问题,提出了一种利用测高雷达的高度信息来修正侦察雷达误差的方法,构建了相应修正误差的数学模型.通过仿真分析,认为此方法可以明显提高预警雷达的数据精度,从而提高数据融合的效果.3.学位论文 苏卡尼 非合作式双基雷达中的非线性定位算法和数据融合技术 2006组网雷达是目前雷达发展的趋势。非合作式双基雷达由于其优良的“四抗”特性，在组网雷达中占有重要地位。为了提高整个雷达网的性能，有必要重点研究非合作式双基雷达。本文从非线性滤波算法和数据融合两个方面进行研究，主要工作成果如下：
1、介绍了非合作式双基雷达定位的基本原理，定位模型以及误差分析方法。
2、双基雷达定位跟踪不可避免的会遇到非线性问题。本文介绍了非线性滤波理论的最新进展，把DDF(DividedDifferenceFilter)滤波器、UKF(UnscentedKalmanFilter)滤波器和PF(ParticleFilter)滤波器应用到了非合作式双基雷达的定位跟踪中。
3、基于双基雷达存在线性观测方程特殊情况，得到了一种简化UKF算法(SUKF)，并应用到非合作式双基雷达系统中。结果表明，SUKF明显较少了计算量，而滤波精度和UKF相比没有变化。
4、把一种带次优渐消因子的EKF算法推广到DDF和UKF算法中，得到SFDDF和SFUKF算法，次优渐消因子是一种基于Kalman滤波正交原理误差补偿技术，它的引入较大的改善了滤波精度和算法稳定性。
5、数据融合是实现双(多)基雷达性能优化的重要技术，本论文讨论了集中式融合、不带反馈分布式最优融合、带反馈分布式最优融合以及次优融合等几种融合方式，结合前面讨论的非线性滤波算法，模拟多基雷达的环境对机动目标进行了跟踪仿真。结果表明，带反馈分布式最优融合计算量适中，可以得到全局最优的结果，是电子战环境下，双(多)基雷达的最佳融合方式。4.期刊论文 王运锋.刘健波.WANG Yun-feng.LIU Jian-bo 基于多雷达数据融合的西屋航管雷达数据质量改善方法 -四川大学学报（工程科学版）)为改善西屋二次航管监视雷达数据质量,首先完成对接入系统的多部航管雷达数据的融合,将融合航迹转化为西屋航管雷达数据格式输出,重点解决了在转换过程中出现的几个关键技术问题,包括坐标变换、格式转换、和输出控制等,并将转换后的雷达数据在贵阳机场管制中心真实环境中进行了验证分析,在很大程度上解决了西屋雷达数据盲区,改善了探测边缘的误差,提高了雷达数据质量.5.会议论文 范洪明.熊朝华.陈文明 小型化多雷达数据融合设备研究与实现技术 2004本文介绍了在小型化处理机上实现多雷达数据融合的技术,着重论述设备选型、操作系统剪裁和多雷达数据融合快速算法及工程实现方法,小型化后,多雷达数据融合效果与通常多雷达数据融合设备处理效果相当.6.学位论文 陈列 雷达情报数据融合系统的误差校正和航迹关联技术研究 2007随着科学技术的发展和现代战争的需要，数据融合作为一门新兴交叉学科，在近年来得到了广泛关注和快速发展，而关于雷达情报处理的研究和应用也目益受到重视。现代战争中，指挥、控制通信和情报系统面临着严峻的挑战。在多雷达情报处理系统中，采用数据融合技术，提供更加实时、准确的情报是现代战争的迫切需求．。论文正是围绕这一需求展开的，研究了雷达情报数据融合系统的误差校正和航迹关联问题。
论文较为系统地介绍了数据融合的概念、研究意义、国内外发展状况及其应用，并讨论了数据融合的模型、结构及关键技术。
论文针对多雷达情报处理系统中的系统误差问题，研究了四种误差校正方法。
论文研究了密集目标环境中的航迹关联问题，对多传感器数据关联的方法进行了分类，并针对多雷达情报处理系统这个分布式系统，研究了分布式数据关联方法。运用0-1整数规划法建立了密集目标环境的规划模型函数并求解应用在多雷达数据融合软件中，使航迹关联达到了极好的效果，为开发多雷达数据融合软件提供了技术支持。7.期刊论文 朱敏.游志胜.聂健荪 基于数据融合的雷达主监控系统的设计与实现 -计算机应用)雷达主监控系统是一个重要研究课题,其中如何提高可靠性和抗干扰能力是设计的关键.文中结合具体项目,介绍了一种实用新型3D雷达的主监控系统.该系统创新地将数据融合技术引入监控过程中,实现基于网络化的监控功能,并提出了改进融合性能的算法.包含各类专业文献、专业论文、行业资料、幼儿教育、小学教育、外语学习资料、应用写作文书、生活休闲娱乐、56多雷达数据融合中的数据预处理等内容。　
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