DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2112-5042-1960

摘要：現階段，多源信息融合是一項多層次、多方法的數據處理環(huán)節(jié)，可以有效提升目標狀態(tài)的估計精度，有助于形成對態(tài)勢的評價，開發(fā)出快速且高效的信息融合系統(tǒng)，成為了目前一項基本需求。在機載多源信息融合領域內，面對于空間量測系統(tǒng)誤差狀態(tài)估計精度產生的不良影響，提出了合理的誤差估計以及補償算法，針對數值不發(fā)生改變的系統(tǒng)誤差可以利用最小均方誤差參數估計方式定量獲取偏差內的確定性部分，把目標航跡估計和誤差配準相互結合到一起，以此確保濾波的準確性。經過相關探究表明，科學合理地應用改進算法可以減少系統(tǒng)誤差造成的不良影響。關鍵詞：目標航跡融合 ?算法改進 ?統(tǒng)計理論 ?航跡補償算法 ??空間誤差 ?展望

中圖分類號：V243;TP212???文獻標識碼：A ??文章編號：1672-3791（2022）04（b）-0000-00

Discussion on Spatial Error Estimation and Compensation Algorithm of Target Track Fusion

YU Fangwei

（Dalian Air Traffic Management Station of Civil Aviation of China， Liaoning， Dalian Province， 116000 China）

Abstract： At present， multi-source information fusion is a multi-level and multi-method data processing link， which can effectively improve the estimation accuracy of target state， help to form the evaluation of situation， and develop a fast and efficient information fusion system， which has become a basic requirement at present. In the field of airborne multi-source information fusion， facing the adverse impact on the error state estimation accuracy of space measurement system， a reasonable error estimation and compensation algorithm are proposed. For the system error whose value does not change， the minimum mean square error parameter estimation method can be used to quantitatively obtain the deterministic part within the deviation， Target track estimation and error registration are combined to ensure the accuracy of filtering. The relevant research shows that the scientific and reasonable application of the improved algorithm can reduce the adverse impact caused by system error.

Key?Words：?Target track fusion; Algorithm improvement; Statistical theory; Track compensation algorithm;?Spatial error;?Expectation????多源信息融合技術是從軍事領域形成的，主要表現為利用各項傳感器，從中獲取目標信息，分層處理和整合各項信息拓展以及延伸時空覆蓋領域，明確基本目標，提升準確性，改善傳感器使用性能，以此達到信息閉環(huán)的目底，該項技術在目標跟蹤和識別以及圖像融合等多項領域中得到了廣泛應用，在機載應用領域內，目標航跡融合通過控制雷達以及紅外等無源探測手段，采取規(guī)范性的航跡融合算法提高目標的精準度。其中，數據預處理是算法的基本環(huán)節(jié)，是指統(tǒng)一時空體系中實時估計和補償傳感器兩側的固定性誤差，徹底消除誤差對目標航跡造成的不良影響。通過相關分析來看，引起系統(tǒng)誤差的具體原因表現為導航定位偏差、傳感器安裝誤差以及量測精度限制等。我國有關于空間配準的研究涉及兩種類型，分別是離線估計和在線估計。第一種方式是對確定位置的合作目標傳感器系統(tǒng)誤差恒定的情況下，量測固定目標的回波方位，創(chuàng)建目標狀態(tài)和系統(tǒng)誤差的聯(lián)合估計擴展濾波，后者則是分析誤差配準以及目標狀態(tài)，創(chuàng)建準確的模型，進而提升良好的效果。該文通過分析航跡融合系統(tǒng)誤差配對期間存在的難點，結合機載領域的應用情況提出了基于最小均方誤差意義的系統(tǒng)誤差估計和補償優(yōu)化化算法，把主流的離線估計和在線估計方式相互結合到一起，以徹底消除固定誤差造成的影響，提升融合效率，實現目標的一致性。

1 對于改進算法的論述

基于目前進一步探究的基礎上，文章中提出了機載傳感器協(xié)同場景，從各個平臺各項傳感器均有使用的獨立性和局限性等多方面入手，結合研究目標的特征深入探究目標運動狀態(tài)和傳感器誤差參數聯(lián)合估計方。第一，系統(tǒng)誤差辨識和估計。為了保障系統(tǒng)誤差估計的無偏性，應當使用最大后驗概率或者最小均方誤差估計手段，將傳統(tǒng)意義上最小二乘估計在應用中的局限性，徹底解決傳感器的隨機量測噪聲服從零均值正態(tài)分布的情況下，MAP和MMSE等價。第二，誤差補償。當對目標運動狀態(tài)進行估計期間，從量測過程中徹底消除系統(tǒng)誤差估計值問題，退化為無偏轉換以后的標準濾波器形態(tài)，避免了系統(tǒng)誤差對狀態(tài)估計精度以及誤差協(xié)方差造成的影響。并且增強系統(tǒng)的生存能力，在目標航跡融合空間系統(tǒng)中，多個傳感器的量測信息之間存在著一定的冗余度，假如系統(tǒng)中的一部或者幾部傳感器出現故障，受到干擾以后，系統(tǒng)內的其他傳感器仍然能夠提供有效的目標信息。第三，拓展時空覆蓋領域。信息融合系統(tǒng)一般是使用多部時空交疊覆蓋的傳感器協(xié)同作用。基于此，某項目標脫離部分傳感器覆蓋范圍以后獲得某個時間段，部分傳感器無法獲取有效信息的情況下，系統(tǒng)內的其他傳感器依舊可以維持對目標的觀測，確保目標評估過程的連續(xù)性。第四，提升可信度。通過目標航跡融合空間和信息，能夠使多項傳感器對同一目標加以確認，使估計數據更加真實，進而降低探測環(huán)節(jié)不確定性的出現概率。第五，增加量測信息的維數。通過應用目標航跡融合空間系統(tǒng)能夠獲取對目標更加全面的描述，解決以往量測信息的片面性，提升目標識別。

2 航跡融合算法發(fā)展情況????對多項傳感器獲取的目標航路信息，采取何種方式有效的整理各項信息，把具備一樣目標的信息全面聯(lián)系到一起，降低信息誤差性出現概率以及減少所提供目標信息的噪聲值，被叫作航跡融合，航跡融合算法本身有著非常高的作用，具體表現為借助傳感器的優(yōu)勢對有關的信息進行測量，確保數據的準確性和完善性，精準地評估不足之處，將難點全面解決，明確目標跟蹤狀態(tài)，使其具備完善性。從目前發(fā)展狀態(tài)來看，針對于航跡融合算法來講，具體表現為多個階段，航跡融合屬于多源信息融合期間非常重要的一方面，在航跡狀態(tài)評估下的航跡融合算法也處于良好的發(fā)展狀態(tài)，從實際情況對各項要點加以考慮，具體如下所示。第一，是以測量者為主，而另外一方面則是明確局部傳感器的估計值。當前階段，把分布式航跡融合和集中式航跡融合全面結合到一起是非常重要的，后者的功能是融合傳感器內包含的所有數據值，涉及一項融合中心，分布式航跡融合是極為合理的一項數據處理方式，把多個大系統(tǒng)劃分為小系統(tǒng)，改變數據處理結果，為計算機處理提供方便，我國對于融合航跡算法探究時間較晚，在具體應用期間，需要結合實際情況選擇與之相符的算法。

3基于統(tǒng)計理論的航跡補償算法????當前階段，從傳感器多目標跟蹤實際情況來看，因為受到多方面因素的影響，比如傳感器的條件和環(huán)境知識點的掌握程度等，因此就需要結合具體情況有效的配對航跡，保持良好的關聯(lián)性，只有這樣才可以和中心內實施航跡處理工作，關聯(lián)的要點是采取合理的方式分辨各項行業(yè)是否從同一目標形成的航跡關聯(lián)程度，與融合系統(tǒng)性能體現有著密切的聯(lián)系性，基于此，怎樣實施航跡關聯(lián)是該文探究的要點。文章中依照不同的信息融合體系結果對航跡關聯(lián)算法加以分析和探究，具體表現為集中航跡關聯(lián)和分布式及關聯(lián)。由于前者關聯(lián)過程中各項傳感器與融合中心的通信帶寬被影響，因此在這一現狀下，對于融合中心傳感器系統(tǒng)提出的要求是非常高的，實用性以及可靠性缺失，而分布式航跡關聯(lián)則是有效地計算和處理局部傳感器內包含的信息。確保信息完善性以后反饋到融合中心中，自身產生的作用較高，可靠性良好，所以在工作期間，相關人員通常是將后者當成首要的選擇方案。對于航跡信息，使用分布式形體方式把各項雷達信息展開處理，應用于分布式航跡關聯(lián)的算法分為兩種類型，一種是基于統(tǒng)計的方式，另外一種是基于模糊教學的方式，統(tǒng)計方法主要是在航跡狀態(tài)估計之差為統(tǒng)計量模糊數學式，判斷行情是否關聯(lián)，主要是基于航跡的隸屬程度，因為統(tǒng)計假設檢驗技術相對成熟，因此得到了普遍應用?；诮y(tǒng)計理論的航跡融合算法，在綜合到多個傳感器的情況下，被稱為全局融合狀態(tài)值。

4展望????最近幾年中，伴隨著信息化技術、計算機技術以及人工技術的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，新型傳感器呈現出來，面對于不同應用的多項傳感器系統(tǒng)，在目標跟蹤領域中，可以利用多項傳感器信息融合技術提升目標的跟蹤精度。第一，該文從目標航跡融合空間誤差估計情況入手，闡述了信息融合的方式對目標跟蹤中的狀態(tài)估計機制進行了討論，其中包含了兩側數據預處理技術中的坐標變換、時間對準和空間對準技術，為后期的航跡關聯(lián)、航跡融合算法以及補償算法提供良好的數據支持。第二，把目標密集交叉以及合并的情況下，修正法只考慮了更新信息，產生了錯誤聯(lián)系的現象，通過改進傳統(tǒng)的序貫航跡關聯(lián)算法，采取抽樣檢查的方式，每隔一段時間重新關聯(lián)，以此降低了錯誤現象的發(fā)生。第三，信息融合是一項多領域、多層次、多學科的新型技術，在具體的工程應用領域中，傳感器因為沒有統(tǒng)一的數學模型而面臨著一系列的問題。該文提出的目標航跡融合空間誤差估計和補償算法是基于統(tǒng)計理論基礎上形成的，但是伴隨著各項系統(tǒng)的復雜以及多樣性，基于統(tǒng)計理論算法不可避免存在著一些弊端，將神經系統(tǒng)和模糊邏輯全面落實于目標航跡融合空間誤差估計以及補償算法中，必定會加快信息融合技術的良好發(fā)展，復雜環(huán)境下的多傳感器目標跟蹤在技術上實現相當復雜，基于分布式系統(tǒng)的多傳感器目標跟蹤中包括單傳感器目標跟蹤以及多傳感器航跡融合。其中，傳感器將進行局部目標跟蹤得到航跡并上傳至融合中心，融合中心完成航跡融合。隨著傳感器技術的不斷進步，傳感器的監(jiān)控范圍日益拓展和延伸，精度得到提升。雖然有利于目標的探測，但是也會形成諸多的非感興趣目標量測，受惡劣天氣以及環(huán)境的影響，傳感器的探測概率下降，目標量測不具備連續(xù)性能，會嚴重影響目標跟蹤性能。在單傳感器目標跟蹤中，綜合概率數據關聯(lián)算法因為引入目標存在概率并利用目標存在概率進行航跡管理。航跡管理功能有效解決了復雜環(huán)境下目標自動跟蹤問題，可以快速得到目標航跡、抑制虛假航跡。通過將傳感器滿足航跡上傳條件的航跡上傳至融合中心，并在融合中心對目標可見性進行融合，同時利用目標可見性進行航跡管理功能，進而提供利用目標可見性實現航跡管理的多傳感器航跡融合方法。

5結語????從以上論述來看，基于機載多傳感器目標航跡融合的具體應用情況以及傳感器兩側的復雜性特征，探究了量測系統(tǒng)誤差的來源形式和估計以及補償措施，在目標跟蹤背景下提出了有效的誤差配準改進算法，這在提升目標航跡估計精確度的基礎上有著極高的意義，能將改進算法的效果發(fā)揮到最大化。

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作者簡介：喻方惟（1991—），女，本科，助理工程師，研究方向為通信。