[發明專利]一種集成GPS和多傳感器的移動目標實時追蹤方法

無效

• 申請號: 201010144211.4
• 申請日: 2010-04-12
• 公開（公告）號: CN101813780A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 程熙
• 申請（專利權）人: 程熙
• 主分類號: G01S19/00
• 分類號: G01S19/00;G01S19/49;G01S19/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種集成GPS和多傳感器的移動目標實時追蹤方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

1)為追蹤對象和被追蹤對象各構建一個集成GPS設備的多傳感器慣性系統；所述系統具有 遠程數據傳送功能，并包含一個單軸的陀螺儀、一個速度表以及一個高度計，分別獲得追蹤 對象和被追蹤對象的方向、速度以及高度信息，并根據追蹤對象和被追蹤對象的初始位置， 經過計算獲得兩者的運動距離和所在位置信息；同時，利用系統中集成的GPS設備也能獲得追 蹤對象和被追蹤對象帶有噪聲的經、緯度位置、高度、方向以及速度信息；在該系統中采用 卡爾曼濾波方法對追蹤對象和被追蹤對象的方向、速度、高度以及位置進行誤差校正，最終 可以獲得追蹤對象和被追蹤對象較為準確的方向、速度、高度以及位置信息；

2)再采取如下步驟：

A、追蹤對象通過集成GPS設備的多傳感器慣性系統得到并記錄被追蹤對象的經過卡爾曼 濾波校正的移動位置軌跡；

B、追蹤對象移至被追蹤對象移動軌跡上的某一位置，移至該位置能使追蹤對象沿被追蹤 對象的移動軌跡對被追蹤對象實施追蹤，且追蹤代價最小；

C、追蹤對象對被追蹤對象的移動軌跡進行裁剪；

D、追蹤對象沿經過裁剪的被追蹤對象的移動軌跡運動，直至追蹤到被追蹤對象；

其中，所述的步驟A與步驟B-D之間是并行進行的；

其中，追蹤對象的平均速率大于被追蹤對象的平均速率；

所述步驟B具體為：

B1、全面考慮追蹤對象探尋至被追蹤對象移動軌跡上的代價和沿被追蹤對象軌跡移動 至被追蹤對象所在位置的代價，選取被追蹤對象軌跡上可使采用追蹤策略的總追蹤代 價最低的位置作為追蹤對象當前最佳追蹤起始位置；

B2、采用GAA*算法向追蹤對象的當前最佳追蹤起始位置實時搜索有限步長，并在該過 程中忽略被追蹤對象的移動，若在限定步驟內搜索到被追蹤對象移動軌跡上的任一位 置，轉步驟B3，否則轉步驟B4；

B3、追蹤對象停止搜索并移至該位置，該位置即為實際追蹤起始位置，然后轉步驟C；

B4、追蹤對象停止搜索并按已規劃好的局部路徑移動限定步數，然后轉步驟B1重復以 上過程；

所述步驟C具體為：

C1、若策略偏好度大于一個預先設置的經驗閾值，說明此時需采用追蹤策略，轉步驟 D，否則轉步驟C2；

C2、刪除所記錄的當前被追蹤對象的移動軌跡以釋放內存，并轉步驟A；

所述追蹤代價指追蹤對象移至被追蹤對象移動軌跡上的任一位置p_t，然后從p_t開 始沿被追蹤對象運動軌跡移動并最終追蹤到被追蹤對象，上述兩個階段總共發生的代價 度量值，記為▽(p_t)，該代價的計算方法如下式所示：

▿(pt)=α·(|phx-ptx|+|phy-pty|+|phz-ptz|)+∫ptpg‾uhdt(α>1)]]>

其中，p_h、p_t和p_g分別表示追蹤對象的當前位置、被追蹤對象移動軌跡上的某一 位置和被追蹤對象的當前位置；和分別表示追蹤對象當前位置平面坐標的X 分量、Y分量以及高度值；和分別表示被追蹤對象移動軌跡上任一位置p_t的 平面坐標的X值、Y值以及高度值；表示被追蹤對象的軌跡從p_t移動至p_g時追 蹤對象的行程距離，其中u_h表示追蹤對象的即時速率；α表示搜索階段中單位代價的加 權比例系數，增大α可以增加搜索代價在追蹤代價中的權重，用以調節搜索單位代價和 追蹤單位代價中的不平衡性；

所述最佳追蹤起始位置的計算方法如下式所示：

pstartbest=argminpt∈Trail{▿(pt)}]]>

其中，Trail表示追蹤對象所記錄的被追蹤對象的移動軌跡，arg為求解反函數；

所述策略偏好度是指不采用追蹤策略的追蹤代價與采用追蹤策略的追蹤代價之間 的比值，其計算方法如下式所示：

Θ=α·(|pfx-pgx|+|pfy-pgy|+|pfz-pgz|)∫pfpg‾uhdt,pf∈Trail]]>

其中，p_f為追蹤對象實際追蹤的起始位置。