[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)交互式多模型的機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210514479.1
• 申請(qǐng)日: 2012-12-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103853908B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜勁松;畢欣;高潔;田星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00;G01C23/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司21002
• 代理人: 周秀梅,許宗富

1.一種自適應(yīng)交互式多模型的機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：建立IMM跟蹤模型中的各種模型混合初始化輸入，包括各模型的混合初始條件和混合初始狀態(tài)的協(xié)方差矩陣；

步驟2：利用每個(gè)模型的混合輸入，分別計(jì)算勻速運(yùn)動(dòng)模型和勻加速運(yùn)動(dòng)模型初始值；

步驟3：根據(jù)Kalman濾波方程計(jì)算誤差的協(xié)方差矩陣和新息計(jì)算估計(jì)更新；

步驟4：利用基于新息的運(yùn)動(dòng)模型似然比函數(shù)，建立馬爾可夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣；

步驟5：利用當(dāng)前時(shí)刻獲得的狀態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣對(duì)模型條件估計(jì)進(jìn)行融合，計(jì)算總體狀態(tài)估計(jì)輸出；

所述步驟3具體步驟如下：

對(duì)應(yīng)于模型M_j(k)，以P^0j(k-1/k-1)及Z(k)作為輸入進(jìn)行卡爾曼濾波處理，預(yù)測(cè)誤差協(xié)方差矩陣表示為：

卡爾曼濾波增益計(jì)算公式：

卡爾曼濾波誤差協(xié)方差矩陣計(jì)算公式：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)交互式多模型的機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，所述勻速運(yùn)動(dòng)模型為：

狀態(tài)矢量表示為：

X＝[x(k) v_x(k) y(k) v_y(k)]^T

式中，x(k)、y(k)分別表示k時(shí)刻目標(biāo)在x、y方向上的位移，v_x(k)、v_y(k)分別表示k時(shí)刻目標(biāo)在x、y方向上的速度；

狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣表示為：

式中，T為相鄰兩個(gè)時(shí)刻的時(shí)間間隔；

系統(tǒng)控制量表示為：

系統(tǒng)過(guò)程噪聲表示為：

式中，u_x(k)、u_y(k)描述了x、y方向上的過(guò)程噪聲，為相互獨(dú)立的、零均值、高斯白噪聲，方差分別為和

系統(tǒng)觀測(cè)矩陣為：

觀測(cè)噪聲為：

其中，v_x(k)、v_y(k)為x、y方向上的觀測(cè)噪聲，為相互獨(dú)立的、零均值、高斯白噪聲，方差為σ²。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)交互式多模型的機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，所述勻加速運(yùn)動(dòng)模型為：

狀態(tài)矢量表示為：

X＝[x(k) v_x(k) a_x(k) y(k) v_y(k) a_y(k)]^T

式中，x(k)、y(k)分別表示k時(shí)刻目標(biāo)在x、y方向上的位移，v_x(k)、v_y(k)分別表示k時(shí)刻目標(biāo)在x、y方向上的速度；

狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣表示為：

式中，T為相鄰兩個(gè)時(shí)刻的時(shí)間間隔；

系統(tǒng)控制量表示為：

系統(tǒng)過(guò)程噪聲表示為：

式中，u_x(k)、u_y(k)描述了x、y方向上的過(guò)程噪聲，為相互獨(dú)立的、零均值、高斯白噪聲，方差分別為和

系統(tǒng)觀測(cè)矩陣為：

觀測(cè)噪聲為：

其中，v_x(k)、v_y(k)描述了x、y方向上的觀測(cè)噪聲，為相互獨(dú)立的、零均值、高斯白噪聲，方差為σ²。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)交互式多模型的機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，所述各種模型M_j(k)的混合初始條件為：

式中，k為目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻，為交互后各濾波器在k時(shí)刻的輸入，μ_ij(k-1|k-1)為混合概率，計(jì)算為

式中，為歸一化常數(shù)。