灰色理論在機(jī)場多傳感器航跡融合中的應(yīng)用.pdf

1、多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)發(fā)揮著越來越重要的作用，它被廣泛的應(yīng)用于目標(biāo)跟蹤、人工智能、遙控測繪、氣象預(yù)報(bào)等各個(gè)領(lǐng)域。在民用航空領(lǐng)域，也存在著多傳感器數(shù)據(jù)融合的問題：機(jī)場的多部雷達(dá)（傳感器）在探測到同一目標(biāo)或者多個(gè)目標(biāo)的情況下，如何將這些雷達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得準(zhǔn)確的有關(guān)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的信息（位置、高度、速度等），進(jìn)而有利于空中交通管制以及機(jī)場場面的調(diào)度指揮等。 針對這一情況，國際民航組織（ICAO）提出了新一代先進(jìn)機(jī)場場面運(yùn)動(dòng)

2、指導(dǎo)和控制系統(tǒng)（A-SMGCS），其基本思想就是將機(jī)場現(xiàn)有的一次雷達(dá)、二次雷達(dá)、多點(diǎn)定位系統(tǒng)、機(jī)場機(jī)動(dòng)車輛GPS 定位系統(tǒng)等諸多設(shè)備所產(chǎn)生的信息通過多傳感器數(shù)據(jù)融合生成實(shí)時(shí)的機(jī)場飛機(jī)和車輛的動(dòng)態(tài)信息，并將這些信息傳送給管制員、飛行員、汽車駕駛員等相關(guān)單元。達(dá)到在機(jī)場交通流量增大、低能見度以及其它復(fù)雜情況下，能夠正常跟蹤機(jī)場及其附近的目標(biāo)，確保機(jī)場業(yè)務(wù)能夠正常安全運(yùn)行的目的。因此A-SMGCS 是一個(gè)典型的多因素、多層次的信息融合系統(tǒng)。

3、 本文以A-SMGCS系統(tǒng)為背景，在廣泛收集有關(guān)國內(nèi)外多傳感器數(shù)據(jù)融合文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對這些文獻(xiàn)進(jìn)行研究和分析發(fā)現(xiàn)：近年來，僅在軍事領(lǐng)域上有少量文獻(xiàn)是關(guān)于灰色理論在多傳感器數(shù)據(jù)融合方面的研究或應(yīng)用，民航領(lǐng)域目前還很少看到相關(guān)文獻(xiàn)。同時(shí)，雖然民航飛機(jī)和軍用飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其所產(chǎn)生的軌跡不同的，軍用雷達(dá)和民用雷達(dá)的作用距離、要求也各有特點(diǎn)，但是它們的融合原理和方法應(yīng)該大致相似。正是基于以上原因，作者提出了基于灰色關(guān)聯(lián)分析和預(yù)測的機(jī)場多傳

4、感器數(shù)據(jù)融合算法，并對該算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)和分析總結(jié)。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)：以民航A-SMGCS系統(tǒng)為研究背景，重點(diǎn)研究如何將灰色理論中的灰色關(guān)聯(lián)分析和灰色預(yù)測與機(jī)場多傳感器數(shù)據(jù)融合相結(jié)合，并提出了基于灰色理論的機(jī)場多傳感器數(shù)據(jù)融合算法，通過仿真模擬，驗(yàn)證了能夠運(yùn)用灰色理論的機(jī)場航跡融合算法實(shí)現(xiàn)民用航空領(lǐng)域中航跡融合的可行性。 灰色理論關(guān)于機(jī)場多傳感器數(shù)據(jù)的融合算法過程大致可以分為四個(gè)階段：雷達(dá)數(shù)據(jù)到塔臺(tái)中心站的時(shí)空對準(zhǔn)、坐標(biāo)

5、轉(zhuǎn)換和平移等；關(guān)聯(lián)度計(jì)算、航跡起始（局部航跡第一次融合為系統(tǒng)航跡）；系統(tǒng)航跡外推（灰色預(yù)測）；航跡平滑（以優(yōu)質(zhì)的航跡取代預(yù)測航跡）從而實(shí)現(xiàn)融合。在后續(xù)的仿真實(shí)驗(yàn)中，作者建立了5 部雷達(dá)坐標(biāo)系下飛機(jī)帶有噪聲的勻速直線運(yùn)動(dòng)模型和勻減速直線運(yùn)動(dòng)模型，對這兩個(gè)模型所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)按照機(jī)場數(shù)據(jù)融合過程和灰色系統(tǒng)理論、方法進(jìn)行了處理和計(jì)算，并對仿真結(jié)果從多個(gè)角度進(jìn)行了分析，仿真實(shí)驗(yàn)證明，關(guān)聯(lián)系數(shù)公式中權(quán)值在0.6 ζ=左右的不同取值對最終的數(shù)據(jù)融合效果