雷达相对系统误差估值有效性评价方法

1.一种雷达相对系统误差估值有效性评价方法，其特征在于，所述评价方法包括如下步骤：步骤1：选取主站雷达、次站雷达对同一空中目标的一段直线航迹线观测数据；步骤2：对主站雷达观测数据进行坐标变换，得到一组对应的统一直角坐标{(X tzi ,Y tzi )，i＝1,2,…n}，n表示主站雷达观测数据的总点数；步骤3：分别对次站雷达观测数据、次站雷达系统误差修正数据进行坐标变换，得到两组统一直角坐标{(X tcj ,Y tcj )，j＝1,2,…m}和{(X txj ,Y txj )，j＝1,2,…m}，m表示次站雷达观测数据的总点数；步骤4：在统一直角坐标系中，使用加权直线航迹线参数估计模型，分别对主站雷达观测数据、次站雷达观测数据和次站雷达系统误差修正数据进行直线参数迭代估计，得到主站观测航迹线参数(k z ,d z )、次站观测航迹线参数(k c ,d c )和次站修正航迹线参数(k x ,d x )；所述k z 、k c 、k x 分别表示直线的斜率，d z 、d c 、d x 分别表示直线的截距；步骤5：分别计算次站观测航迹线、次站修正航迹线与主站观测航迹线的相对熵JS c 和JS x ；相对熵越小，表明两条航迹线越相似；步骤6：次站修正航迹线系统误差估值有效性指标V表示为： 2.如权利要求1所述的雷达相对系统误差估值有效性评价方法，其特征在于，所述步骤1包括如下步骤：步骤1.1：选取空中目标处于直线航迹线时，主站雷达、次站雷达同时段上报的一段目标观测数据；步骤1.2：选取的主站雷达观测数据为：{(ρ zi ,θ zi ,t zi )，i＝1,2,…n}表示t zi 时刻主站雷达测得的目标距离ρ zi 和方位θ zi ，其中θ zi ∈[0,360),单位为度，雷达正北方向为0度，正东为90度，顺时针为正；n表示主站雷达观测数据的总点数；步骤1.3：选取的次站雷达观测数据为：{(ρ cj ,θ cj ,t cj )，j＝1,2,…m}，表示t cj 时刻次站雷达测得的目标距离ρ cj 和方位θ cj ，且|t c1 -t z1 |≤T，|t cm -t zn |≤T，m表示次站雷达观测数据的总点数；所述步骤1.1中，所述同时段是指：主站雷达观测数据、次站雷达观测数据的首点和末点时间差均不大于1个雷达探测周期T。 3.如权利要求2所述的雷达相对系统误差估值有效性评价方法，其特征在于，所述步骤1.1中，每部雷达观测数据点数量不少于10点。 4.如权利要求2所述的雷达相对系统误差估值有效性评价方法，其特征在于，所述雷达探测周期T为10或20秒。 5.如权利要求2所述的雷达相对系统误差估值有效性评价方法，其特征在于，所述步骤2包括如下步骤：步骤2.1：将主站雷达观测数据中的(ρ zi ,θ zi )，i＝1,2,…n，转换为以本站为中心的二维直角坐标(X zi ,Y zi )：X zi ＝ρ zi sinθ ziY zi ＝ρ zi cosθ zi步骤2.2：将(X zi ,Y zi )，i＝1,2,…n转换为中心统一直角坐标(X tzi ,Y tzi )：X tzi ＝X zi cosδ xz -Y zi sinδ xz +X zxY tzi ＝X zi sinδ xz +Y zi cosδ xz +Y zx其中：(X zx ,Y zx )为主站雷达在中心统一直角坐标系中的坐标；δ xz 为主站雷达站址与直角坐标系中心点的经度差，单位为弧度。 6.如权利要求5所述的雷达相对系统误差估值有效性评价方法，其特征在于，所述步骤3包括如下步骤：步骤3.1：将次站雷达观测数据中的(ρ cj ,θ cj )，j＝1,2,…m转换为以本站为中心的二维直角坐标(X cj ,Y cj )：X cj ＝ρ cj sinθ cjY cj ＝ρ cj cosθ cj步骤3.2：将(X cj ,Y cj )，j＝1,2,…m转换为中心统一直角坐标(X tcj ,Y tcj )：X tcj ＝X cj cosδ xc -Y cj sinδ xc +X cxY tcj ＝X cj sinδ xc +Y cj cosδ xc +Y cx其中：(X cx ,Y cx )为次站雷达在中心统一直角坐标系中的坐标；δ xc 为次站雷达站址与直角坐标系中心点的经度差，单位为弧度；步骤3.3：将次站雷达系统误差修正数据(ρ xj ,θ xj )，j＝1,2,…m转换为以本站为中心的二维直角坐标(X xj ,Y xj )：X xj ＝ρ xj sinθ xjY xj ＝ρ xj cosθ xj此处若假设次站系统误差估值为(Δρ,Δθ,Δx,Δy)，表示次站雷达在测距、测向和站址定位上存在的相对于主站的系统误差，则有如下关系存在：ρ xj ＝ρ cj -Δρθ xj ＝θ cj -Δθ步骤3.4：将(X xj ,Y xj )，j＝1,2,…m转换为中心统一直角坐标(X txj ,Y txj )：X txj ＝X xj cosδ xc -Y xj sinδ xc +X cx -ΔxY txj ＝X xj sinδ xc +Y xj cosδ xc +Y cx -Δy其中：(X cx ,Y cx )为次站雷达在中心统一直角坐标系中的坐标；δ xc 为次站雷达站址与直角坐标系中心点的经度差，单位为弧度；(Δx,Δy)表示次站相对于主站的站址定位系统误差。 7.如权利要求6所述的雷达相对系统误差估值有效性评价方法，其特征在于，所述步骤4包括如下步骤：步骤4.1：采用不加权直线航迹线参数估计模型粗略估计主站雷达观测到的直线航迹线y-k 1 x-d 1 ＝0，其中k 1 为直线的斜率，d 1 为直线在Y轴上的截距，步骤4.1包括如下步骤：步骤4.1.1：用主站雷达所有观测点{(X tzi ,Y tzi ),i＝1,2,...n}到该直线的距离l i 的平方和最小作为条件构造直线，计算在此条件下的这条直线的最佳参数(k′,d′)，其中k′为待求直线的斜率，d′为待求直线的截距；此处，主站雷达所有观测点{(X tzi ,Y tzi ),i＝1,2,...n}简记为：{(x i ,y i )，i＝1,2,…n}；对于(1)式，应有f′(k′,d′)分别对k′和d′求偏导数，并等于零，即有下式成立：令： 则(2)式的解为：步骤4.1.2：按照距离最小原则确定方程的合理解；(k′ 1 ,d′ 1 )和(k′ 2 ,d′ 2 )都是方程(2)的实根，且k′ 1 ×k′ 2 ＝-1，即解得的两条直线相互垂直；按照观测点{(x i ,y i )，i＝1,2,…n}到所求直线的距离的平方和最小原则，确定合理的直线参数值；该问题可简化为：计算测量点(x 1 ,y 1 )分别到直线y＝k′ 1 ×x+d′ 1 和直线y＝k′ 2 ×x+d′ 2 的距离l′ 1 ,l′ 2 ：若|l′ 1 |<|l′ 2 |，则取(k′ 1 ,d′ 1 )，否则取(k′ 2 ,d′ 2 )作为所求直线的合理参数，记为(k 1 ,d 1 )；步骤4.2：采用加权直线航迹线参数估计模型迭代估计主站雷达观测到的直线航迹线y-k z x-d z ＝0，其中k z 为直线的斜率，d z 为直线的截距，步骤4.2包括如下步骤：步骤4.2.1：计算主站雷达各观测点(x i ,y i )到直线y-k 1 x-d 1 ＝0的距离之和； n为观测点数；步骤4.2.2：求主站雷达各观测点(x i ,y i )到直线y-k (s) x-d (s) ＝0的距离l i ；式中s表示迭代次数，n表示观测点数；s初始值为1，即：k (1) ＝k 1 ，d (1) ＝d 1 ；步骤4.2.3：求|l i |的倒数；步骤4.2.4：求各点的权值v i ；步骤4.2.5：求解加权直线航迹线参数估计模型；用主站雷达所有观测点{(x i ,y i )，i＝1,2,…n}到该直线的加权距离(v i ×l i )的平方和最小作为条件构造直线，计算在此条件下的这条直线的最佳参数(k,d)；对于(3)式，应有f(k,d)分别对k和d求偏导数，并等于零，即有下式成立：令： 则(4)式的解为：步骤4.2.6：按照距离最小原则确定方程的合理解；按照点{(x i ,y i )，i＝1,2,…n}到所求直线的距离的平方和最小原则，确定合理的直线参数值；该问题可简化为：计算点(x 1 ,y 1 )分别到直线y＝k 1 ×x+d 1 和直线y＝k 2 ×x+d 2 的距离l 1 ,l 2 ：若|l 1 |+|l 2 |>Lmin，Lmin初值为10 6 ，则输出(k (s-1) ,d (s-1) )作为所求直线的合理参数，并简记为(k z ,d z )，迭代过程结束；否则Lmin＝|l 1 |+|l 2 |；s值加1，若|l 1 |<|l 2 |，则取(k 1 ,d 1 )，否则取(k 2 ,d 2 )作为所求直线的合理参数，记为(k (s) ,d (s) )，s表示迭代次数；步骤4.2.7：计算所有观测点到新直线y-k (s) x-d (s) ＝0的加权距离之和f (s) (k (s) ,d (s) )；式中s表示迭代次数，n表示观测点数；步骤4.2.8：判别是否为最佳解；若f (s) (k (s) ,d (s) )≥f (s-1) (k (s-1) ,d (s-1) )，则输出解(k (s-1) ,d (s-1) )，并简记为(k z ,d z )；否则重复步骤4.2.2至步骤4.2.7；式中s表示迭代次数；步骤4.3：参照步骤4.1的过程，采用不加权直线航迹线参数估计模型粗略估计次站雷达观测到的直线航迹线；步骤4.4：参照步骤4.2的过程，采用加权直线航迹线参数估计模型迭代估计次站雷达观测到的直线航迹线；步骤4.5：参照步骤4.1的过程，采用不加权直线航迹线参数估计模型粗略估计次站雷达数据进行系统误差修正后的直线航迹线y-k x1 x-d x1 ＝0；步骤4.6：参照步骤4.2的过程，采用加权直线航迹线参数估计模型迭代估计次站雷达数据进行系统误差修正后的直线航迹线y-k x x-d x ＝0。 8.如权利要求7所述的雷达相对系统误差估值有效性评价方法，其特征在于，所述步骤5包括如下步骤：步骤5.1：计算次站观测航迹线与主站观测航迹线的相对熵JS c ；求解步骤如下:①计算f(x i′ )和g(x i′ )；f(x i′ )＝k z x i′ +d z ，g(x i′ )＝k c x i′ +d c ，i′＝1,2,...n+m；其中：x i′ ∈{(X tzi |i＝1,2,...n)∪(X tcj |j＝1,2,...m)}，表示主站观测点与次站观测点横坐标的并集，n和m分别表示主站雷达、次站雷达的观测点数；②计算KL(f(x)||g(x))和KL(g(x)||f(x))；③计算JS c ；步骤5.2：计算次站修正航迹线与主站观测航迹线的相对熵JS x ；求解步骤如下：①计算f′(x′ i′ )和g′(x′ i′ )；f′(x′ i′ )＝k z x′ i′ +d z ，g′(x′ i′ )＝k x x′ i′ +d x ，i′＝1,2,...n+m；其中：x′ i′ ∈{(X tzi |i＝1,2,...n)∪(X txj |j＝1,2,...m)}，表示主站观测点与次站修正点横坐标的并集，n和m分别表示主、次站雷达的观测点数；②计算KL′(f′(x)||g′(x))和KL′(g′(x)||f′(x))；③计算JS x ； 9.如权利要求1所述的雷达相对系统误差估值有效性评价方法，其特征在于，所述步骤6中，V∈[0,1]时，V越大，表示系统误差估值越有效，航迹修正效果越好；V<0时，表示系统误差估值不仅完全无效，反而加剧了主、次站雷达观测航迹的分裂程度。