[發(fā)明專利]一種粒子狀態(tài)估計(jì)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110435631.2
• 申請(qǐng)日: 2011-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN102542577A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈振;賈海濤;鞠初旭;周雪;方慶;陸逸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/20
• 分類號(hào): G06T7/20
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 周永宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于目標(biāo)跟蹤技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種粒子狀態(tài)估計(jì)方法。

背景技術(shù)

在機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域，粒子濾波得到了深入的研究，如果不考慮其它因素，目標(biāo)跟蹤就是單純的濾波估計(jì)問(wèn)題。粒子濾波由于適用于任何能用狀態(tài)空間模型表示的非線性系統(tǒng)，以及傳統(tǒng)卡爾曼濾波無(wú)法表示的非線性系統(tǒng)，精度可以逼近最優(yōu)估計(jì)，所以被大量應(yīng)用與目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域。但是其本身也存在著一些問(wèn)題。粒子濾波需要在一定的假設(shè)條件下，才能獲得比較良好的濾波效果。首先，狀態(tài)方程x_k+1＝f_k(x_k，u_k)(其中x代表狀態(tài)，k代表時(shí)刻，u代表過(guò)程噪聲)和量測(cè)方程z_k＝h_k(x_k，v_k)(z代表觀測(cè)狀態(tài)，v代表觀測(cè)噪聲)已知；其次能夠從過(guò)程噪聲分布u_k和先驗(yàn)分布中進(jìn)行采樣；再者用于點(diǎn)估計(jì)的似然函數(shù)p_k(z_k|x_k)已知。

傳統(tǒng)的粒子狀態(tài)估計(jì)方法示意圖如圖1所示，包括如下步驟：

初始化，從先驗(yàn)概率密度p(X₀)中隨機(jī)抽取樣本點(diǎn)采樣初始粒子集(右上角變量i代表粒子，粒子群總數(shù)為N)；

?重要性采樣，從建議分布重要性密度函數(shù)中采樣粒子

重要性加權(quán)，根據(jù)公式wk(X0:k)=wk-1(X0:k)p(Zk|Xk)p(Xk|Xk-1)q(Xk|X0:k-1,Z1:k)]]>計(jì)算粒子重要性加權(quán)并且進(jìn)行歸一化

狀態(tài)估計(jì)由粒子權(quán)值及狀態(tài)估計(jì)目標(biāo)狀態(tài)值；

重采樣步驟：在迭代過(guò)程中，有效樣本數(shù)會(huì)減小即出現(xiàn)粒子退化現(xiàn)象，當(dāng)粒子退化到一定的程度時(shí)，粒子群就不能準(zhǔn)確的用來(lái)對(duì)狀態(tài)進(jìn)行估值，所以增加重采樣步驟來(lái)增加粒子數(shù)量來(lái)解決退化問(wèn)題。根據(jù)權(quán)值，分別復(fù)制高權(quán)值，丟棄低權(quán)值的粒子，得到N個(gè)新粒子，然后歸一化。該步驟是一個(gè)可選擇步驟。