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针对雷达与红外传感器的时间和空间偏差配准问题，给出时空偏差配准模型，提出了一种时空偏差实时估计算法。该算法将目标的运动状态和传感器偏差组合在同一状态方程中，构建扩维状态的系统动态方程和量测方程，并通过对量测方程的非线性分析，采用UKF和KF两级滤波的方法进行目标状态和配准偏差的联合估计。仿真结果表明，与采用UKF滤波的方法相比，该算法具有更高的估计精度，而且减小了计算量。