[發明專利]無人機目標跟蹤系統的構建方法及應用

有效

• 申請號: 201810099625.6
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108267731B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 婁泰山;楊寧;賀振東;丁國強;陳志武;王妍;陳南華;王延峰;王磊;靳攀
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: G01S13/72
• 分類號: G01S13/72
• 代理公司: 河南科技通律師事務所 41123
• 代理人: 張曉輝;樊羿

1.一種無人機目標跟蹤系統的構建方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟一，選擇與機動目標運動模式匹配的運動模型一、與搭載機載雷達的無人機運動模式匹配的運動模型二，以恒定時間t為間隔獲取機動目標的狀態向量無人機的狀態向量搭載機載雷達的無人機實際測得其與機動目標的距離和角度的一系列樣本數據，其中，在k時刻，x_k為水平方向的位置；為水平方向的速度；為水平方向的加速度；y_k為垂直方向的位置；為垂直方向的速度；為垂直方向的加速度；T表示矩陣的轉置；

建立運動學模型：

X_k＝Φ_k/k-1X_k-1+w_k-1 (1)

式(1)中，w_k為系統噪聲；式(2)中,為噪聲向量，滿足δ_kj為Kroneckerδ函數，即有當k＝j時，δ_kj＝1；當k≠j時，δ_kj＝0；式(1)、(2)的狀態轉移矩陣為：

步驟二，通過所述機載雷達測得其與機動目標的距離、角度，以此作為量測值，建立增量量測方程：

其中量測方程為

Δz_k＝z_k-z_k-1是增量量測向量；z_k是量測向量，v_k是量測噪聲；

步驟三，針對機動目標跟蹤問題，基于公式(1)和(3)建立相應的非線性離散增量系統：

X_k＝Φ_k/k-1X_k-1+w_k-1 (5)

其中，w_k和v_k滿足：

式(7)中,Q_k為系統噪聲w_k的方差陣；R_k為量測噪聲v_k的方差陣；δ_kj為Kroneckerδ函數，當k＝j時，δ_kj＝1；當k≠j時，δ_kj＝0。

2.一種利用權利要求1所述的無人機目標跟蹤系統對機動目標跟蹤的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A.選取狀態估計和誤差方差矩陣的初始值分別為和其中，上標“+”表示后驗估計，為方差的平方根，即滿足

步驟B.由第k-1步的狀態估計值和誤差方差矩陣可知，第k步的Sigma采樣點為：

其中λ為刻度因子，表示中心微分間隔大小，λ≥1；

步驟C.計算第k步的時間更新Sigma采樣點和一步預測狀態估計

其中，上標“－”表示先驗估計；

相應的第k步一步預測的誤差方差陣

其中，相應的權值為

步驟D.對Sigma點進行重采樣

步驟E.計算第k步的量測更新方程

步驟F.計算第k步的增益矩陣K_k

其中

步驟G.第k步的狀態估計為

相應的估計誤差方差陣為

步驟H.重復步驟A.～步驟G.以實現無人機對機動目標的跟蹤，得到機動目標的位置、速度和加速度的估計。

3.根據權利要求2所述的機動目標跟蹤的方法，其特征在于，在步驟C.中，