z軸 上長(zhǎng)度分別為5的對(duì)角線元素值；以基準(zhǔn)長(zhǎng)方體為中心對(duì)6.1)的立方體用多個(gè)長(zhǎng)方體進(jìn)行 無(wú)縫填充，其中所有長(zhǎng)方體的形狀、尺寸均與基準(zhǔn)長(zhǎng)方體相同；記各長(zhǎng)方體中心點(diǎn)的坐標(biāo)集 合為：
[0062] 0={ri,i = l,2,3, . . . ,Μ},
[0063] 其中，ri代表第i個(gè)長(zhǎng)方體的中心點(diǎn)坐標(biāo)行向量，Μ表示長(zhǎng)方體的個(gè)數(shù)；
[0064] 6.3)對(duì)各長(zhǎng)方體中心點(diǎn)的坐標(biāo)集合0中的點(diǎn)作如下變換：
[0065] qi = riP+s ；
[0066] 記坐標(biāo)平移旋轉(zhuǎn)變化后格網(wǎng)單元中心點(diǎn)的坐標(biāo)集合為：
[0067]
[0068] 其中，qi表示上述變換后的第i個(gè)元素，s表示所述初始柵格單元的中心點(diǎn)坐標(biāo)行 向量；
[0069] 6.4)在坐標(biāo)平移旋轉(zhuǎn)變化后格網(wǎng)單元中心點(diǎn)的坐標(biāo)集合〇中，剔除掉不在所述監(jiān) 視區(qū)域中的多余點(diǎn)，并記剔除多余點(diǎn)后格網(wǎng)單元中心點(diǎn)的坐標(biāo)集合為：
[0070]
[0071 ]其中ti為最終劃分出的各格網(wǎng)單元中心點(diǎn)的坐標(biāo)行向量，E為最終劃分出的格網(wǎng) 單元個(gè)數(shù)。
[0072] 步驟7,空間配準(zhǔn)。
[0073] 本發(fā)明所述的空間配準(zhǔn)是指:針對(duì)劃分出的格網(wǎng)，對(duì)各雷達(dá)站的回波信號(hào)在格網(wǎng) 單元處進(jìn)行采樣，其實(shí)現(xiàn)途徑為：
[0074] 根據(jù)指向監(jiān)視區(qū)域的每個(gè)雷達(dá)與步驟6得到的E個(gè)格網(wǎng)單元的角度關(guān)系，將每個(gè)格 網(wǎng)單元與該雷達(dá)的接收通道形成對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0075] 根據(jù)指向監(jiān)視區(qū)域的每個(gè)雷達(dá)及步驟6得到的E個(gè)格網(wǎng)單元的距離關(guān)系，將每個(gè)劃 分出的格網(wǎng)單元與該雷達(dá)的距離單元形成對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0076] 將每個(gè)雷達(dá)的回波信號(hào)放入與該雷達(dá)的接收通道和距離單元相對(duì)應(yīng)的格網(wǎng)單元 內(nèi)，完成空間配準(zhǔn)。
[0077] 本發(fā)明的效果可通過(guò)以下仿真對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)一步說(shuō)明：
[0078] 1.仿真場(chǎng)景：實(shí)驗(yàn)采用二維雷達(dá)，認(rèn)為雷達(dá)1~雷達(dá)4分別坐落于(0,0)km，（50,0) 1〇11、（100,0)1〇11和(0,50)1〇11，波束指向分別為31/4、31/2、331/4和0，設(shè)光速〇 = 3\108111/8，發(fā)射 信號(hào)帶寬均為Β=1ΜΗζ，方位角分辨率均為0Beam = ji/18O,監(jiān)視區(qū)域?yàn)辄c(diǎn)（49.7,50.3)km、 (50.3,50.3)km、（49.7,49.7)km和(50.3,49.7)km組成的矩形區(qū)域，監(jiān)視區(qū)域中心點(diǎn)為(50， 50)km，松弛因子m = 2/3,各雷達(dá)在監(jiān)視區(qū)域處的能量均為1，雷達(dá)布站示意圖如圖2所示。 [0079] 2.仿真內(nèi)容：
[0080]仿真1:采用以上實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，給出在松弛因子m = 2/3時(shí)，4部雷達(dá)在柵格劃分后的監(jiān) 視區(qū)域能量損失圖，結(jié)果如圖3;
[0081]仿真2:采用以上實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，給出在松弛因子m=l時(shí)，4部雷達(dá)在柵格劃分后的監(jiān)視 區(qū)域能量損失圖，結(jié)果如圖4;
[0082]仿真3:采用以上實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，給出在松弛因子m = 3/4時(shí)，4部雷達(dá)在柵格劃分后的監(jiān) 視區(qū)域能量損失圖，結(jié)果如圖5;
[0083]仿真4:采用以上實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，給出在松弛因子m=l/2時(shí)，4部雷達(dá)在柵格劃分后的監(jiān) 視區(qū)域能量損失圖，結(jié)果如圖6;
[0084]每幅圖的縱橫坐標(biāo)單位均為米，用x(m)和y(m)表示的，每幅圖中黑色*表示柵格單 元中心，顏色的對(duì)應(yīng)值表示能量值，監(jiān)視區(qū)域能量的最大值等于照射到監(jiān)視區(qū)域中的雷達(dá) 站的能量值之和。
[0085] 3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：
[0086] 在圖3中，柵格單元個(gè)數(shù)為19個(gè)，在柵格單元中心點(diǎn)處，能量損失為0,在各柵格單 元交匯處，存在少量能量損失，且損失的能量為最大值的1/4 < 1/2，符合工程要求，可見(jiàn)，該 方法性能較好，可用于信號(hào)融合時(shí)的空間配準(zhǔn)。
[0087] 比較圖3~圖6,柵格單元的個(gè)數(shù)分別為19個(gè)、9個(gè)、13個(gè)、和32個(gè)，可見(jiàn)在松弛因子 不同時(shí)，監(jiān)視區(qū)域內(nèi)柵格點(diǎn)數(shù)量也不同。且各圖中，在柵格單元中心點(diǎn)處，融合后能量都不 存在損失，但在柵格單元的交匯處，隨著松弛因子的減小，最大的能量損失分別為3/4、1/2、 1/4和0,當(dāng)能量損失超過(guò)1/2時(shí)，就會(huì)嚴(yán)重影響信號(hào)融合的性能?？梢?jiàn)松弛因子影響著空間 配準(zhǔn)的性能，針對(duì)不同的雷達(dá)布站方式，松弛因子需重新確定。
[0088] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)的空間配準(zhǔn)方法，所述雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)包含多部雷達(dá)，其實(shí)現(xiàn)步 驟包括如下： 1) 設(shè)定雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)視區(qū)域，選定監(jiān)視區(qū)域中屯、點(diǎn)作為初始柵格單元的中屯、點(diǎn)； 2) 根據(jù)雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各雷達(dá)波束指向選出照射到監(jiān)視區(qū)域的雷達(dá)； 3) 計(jì)算雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各雷達(dá)在監(jiān)視區(qū)域中屯、點(diǎn)處形成的初始空間分辨單元信息W 及初始柵格單元中屯、點(diǎn)相對(duì)于指向監(jiān)視區(qū)域的各雷達(dá)的方位角曰1和俯仰角護(hù)，其中1 < i < N，N表示所述指向監(jiān)視區(qū)域的雷達(dá)總數(shù)； 4) 將每個(gè)雷達(dá)的初始空間分辨單元近似為楠球形狀，計(jì)算該楠球區(qū)域的協(xié)方差矩陣Cl, 其中1含i含N，N表示所述指向監(jiān)視區(qū)域的雷達(dá)總數(shù)； 5) 計(jì)算初始柵格單元的大小D和對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣P; 5a)根據(jù)各楠球區(qū)域的協(xié)方差矩陣Cl,計(jì)算各楠球相交區(qū)域的協(xié)方差矩陣C:其中，（?廠1表示矩陣求逆運(yùn)算，ki表示所述指向監(jiān)視區(qū)域的第i部雷達(dá)對(duì)應(yīng)的楠球區(qū) 域的協(xié)方差矩陣的權(quán)重系數(shù)，ki的取值依據(jù)行列式最小準(zhǔn)則確定。 5b)對(duì)各楠球相交區(qū)域的協(xié)方差矩陣C進(jìn)行特征值分解，C = VDV^i,得到特征值矩陣D和 特征向量矩陣V; 根據(jù)特征值矩陣D得到初始柵格單元的大小巧為： Jy 二.''2阿!履 其中，員的對(duì)角線元素表示初始柵格單元=維尺寸，m表示松弛因子，m的取值由雷達(dá)參 數(shù)和布站情形確定； 5c)根據(jù)特征向量矩陣V的正交特性，將C=VDV-I變換為:C= (V-I)Tqv-I,得到初始柵格單 元對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣為:p=Fi 其中（?）T表示矩陣的轉(zhuǎn)置運(yùn)算； 6) 根據(jù)初始柵格單元的大小已和對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣P，將監(jiān)視區(qū)域劃分為E個(gè)格網(wǎng)單元； 7) 完成空間配準(zhǔn)： 根據(jù)指向監(jiān)視區(qū)域的每個(gè)雷達(dá)與E個(gè)格網(wǎng)單元的角度關(guān)系，將每個(gè)格網(wǎng)單元對(duì)應(yīng)到該 雷達(dá)的接收通道； 根據(jù)指向監(jiān)視區(qū)域的每個(gè)雷達(dá)與E個(gè)格網(wǎng)單元的距離關(guān)系，將每個(gè)劃分出的格網(wǎng)單元 對(duì)應(yīng)到該雷達(dá)的距離單元。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟2)中根據(jù)雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各雷達(dá)波束指向選 出照射到監(jiān)視區(qū)域的雷達(dá)，是對(duì)雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)雷達(dá)分別作判別，根據(jù)監(jiān)視區(qū)域中屯、 點(diǎn)坐標(biāo)和雷達(dá)位置坐標(biāo)計(jì)算出監(jiān)視區(qū)域中屯、相對(duì)于該雷達(dá)的方位角a和俯仰角0，若a、e分 別在該雷達(dá)當(dāng)前時(shí)刻發(fā)射波束的方位、俯仰角度范圍內(nèi)，則將該雷達(dá)歸為指向監(jiān)視區(qū)域的 雷達(dá)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟3)中計(jì)算雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各雷達(dá)在監(jiān)視區(qū)域 中屯、點(diǎn)處形成的初始空間分辨單元信息W及初始柵格單元中屯、點(diǎn)相對(duì)于指向監(jiān)視區(qū)域的 各雷達(dá)的方位角和俯仰角媽?zhuān)慈缦虏襟E進(jìn)行： 3a)為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將雷達(dá)在監(jiān)視區(qū)域中屯、點(diǎn)處形成的初始空間分辨單元近似為長(zhǎng)方 體； 3b)設(shè)初始空間分辨單元的長(zhǎng)方體中屯、與雷達(dá)站的距離為r，計(jì)算得出該長(zhǎng)方體在距離 維上的長(zhǎng)度A r，在方位維上的長(zhǎng)度r A 0，在俯仰維上長(zhǎng)度，其中，r通過(guò)距離計(jì)算公式 得到，A r、A 0和A取分別為已知的雷達(dá)距離分辨率、方位角分辨率和俯仰角分辨率。 3c)根據(jù)初始柵格單元中屯、點(diǎn)坐標(biāo)和雷達(dá)位置坐標(biāo)即可計(jì)算出初始柵格單元相對(duì)于指 向監(jiān)視區(qū)域的各雷達(dá)的方位角01和俯仰角巧，其中1含i含N，N表示所述指向監(jiān)視區(qū)域的雷 達(dá)總數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟4)中計(jì)算初始空間分辨單元的協(xié)方差矩陣Cl, 按如下步驟進(jìn)行： 4a)構(gòu)建關(guān)于俯仰角的旋轉(zhuǎn)矩陣化和關(guān)于方位角的旋轉(zhuǎn)矩陣R2:其中賊為初始柵格單元相對(duì)于指向監(jiān)視區(qū)域的第i部雷達(dá)的俯仰角，為初始柵格單元 相對(duì)于指向監(jiān)視區(qū)域的第i部雷達(dá)的方位角，1含i含N，N表示所述指向監(jiān)視區(qū)域的雷達(dá)總 數(shù)； 4b)計(jì)算初始空間分辨單元的綜合旋轉(zhuǎn)矩陣R為： 民二民1民2; 4c)根據(jù)綜合旋轉(zhuǎn)矩陣R，得到初始空間分辨單元的協(xié)方差矩陣Cl為：其中（?）T表示矩陣的轉(zhuǎn)置運(yùn)算，曰1表示第i部雷達(dá)在監(jiān)視區(qū)域中屯、點(diǎn)處形成的初始空 間分辨單兀所代表的長(zhǎng)方體在距離維上的長(zhǎng)度，bi表不該長(zhǎng)方體在方位維上的長(zhǎng)度,Ci表不 該長(zhǎng)方體在俯仰維上的長(zhǎng)度，1含i含N，N表示所述指向監(jiān)視區(qū)域的雷達(dá)總數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟6)中根據(jù)初始柵格單元的大小掃和對(duì)應(yīng)的旋 轉(zhuǎn)矩陣P，將監(jiān)視區(qū)域劃分為E個(gè)格網(wǎng)單元，按如下步驟劃分： 6a)在笛卡爾坐標(biāo)系中繪制一立方體，其中，立方體的中屯、位于坐標(biāo)系原點(diǎn)，各邊平行 于坐標(biāo)軸，且邊長(zhǎng)等于所述監(jiān)視區(qū)域中屯、點(diǎn)到所述監(jiān)視區(qū)域邊緣的最大距離； 6b)設(shè)定基準(zhǔn)長(zhǎng)方體的中屯、在坐標(biāo)系原點(diǎn)，各邊平行于坐標(biāo)軸，且各邊在x，y，z軸上長(zhǎng) 度分別為掃的對(duì)角線元素值； W基準(zhǔn)長(zhǎng)方體為中屯、對(duì)6a)的立方體用多個(gè)長(zhǎng)方體進(jìn)行無(wú)縫填充，其中所有長(zhǎng)方體的 形狀、尺寸均與基準(zhǔn)長(zhǎng)方體相同； 記各長(zhǎng)方體中屯、點(diǎn)的坐標(biāo)集合為〇=^14 = 1，2,3，...，1}，其中^1代表第1個(gè)長(zhǎng)方體 的中屯、點(diǎn)坐標(biāo)行向量，M表示長(zhǎng)方體的個(gè)數(shù)； 6c)對(duì)各長(zhǎng)方體中屯、點(diǎn)的坐標(biāo)集合O中的點(diǎn)作如下變換： qi = riP+s； 記坐標(biāo)平移旋轉(zhuǎn)變化后格網(wǎng)單元中屯、點(diǎn)的坐標(biāo)集合巧=細(xì),，/ = 1，2,3...，姐}，其中，qi表 示上述變換后的第i個(gè)元素，S表示所述初始柵格單元的中屯、點(diǎn)坐標(biāo)行向量； 6d)將坐標(biāo)平移旋轉(zhuǎn)變化后格網(wǎng)單元中屯、點(diǎn)的坐標(biāo)集合巧中，不在所述監(jiān)視區(qū)域中的 多余點(diǎn)剔除掉，并記剔除多余點(diǎn)后格網(wǎng)單元中屯、點(diǎn)的坐標(biāo)集合為/ = 12,3 ..，必j，其 中ti為最終劃分出的各格網(wǎng)單元中屯、點(diǎn)的坐標(biāo)行向量，E為最終劃分出的格網(wǎng)單元個(gè)數(shù)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出一種雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)的空間配準(zhǔn)方法，主要解決現(xiàn)有雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)信號(hào)融合時(shí)空間配準(zhǔn)的能量損失較大、配準(zhǔn)效果不佳問(wèn)題。其技術(shù)方案是：1)設(shè)定監(jiān)視區(qū)域，選定監(jiān)視區(qū)域中心點(diǎn)作為初始柵格單元的中心點(diǎn)；2)根據(jù)雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各雷達(dá)波束指向選出照射到監(jiān)視區(qū)域的雷達(dá)；3)計(jì)算所述各雷達(dá)在所述中心點(diǎn)處形成的初始空間分辨單元信息；4)計(jì)算所述各雷達(dá)初始空間分辨單元的融合區(qū)域的協(xié)方差矩陣；5)計(jì)算初始柵格單元的大小和對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣；6)根據(jù)初始柵格單元對(duì)監(jiān)視區(qū)域進(jìn)行柵格劃分；7)將劃分出的網(wǎng)格單元分別對(duì)應(yīng)到各雷達(dá)的接收通道和距離單元，完成空間配準(zhǔn)。本發(fā)明能量損失小，性能優(yōu)異，可用于目標(biāo)檢測(cè)中的信號(hào)融合。
【IPC分類(lèi)】G01S7/40
【公開(kāi)號(hào)】CN105652255
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】周生華, 劉宏偉, 洪浪, 但曉東, 糾博, 嚴(yán)俊昆
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué), 西安中電科西電科大雷達(dá)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新研究院有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年2月29日