[發明專利]基于修正切換函數的平滑變結構濾波方法及系統

有效

• 申請號: 201811600312.0
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109444841B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 李剛;李耀文;劉瑜;何友
• 申請（專利權）人: 清華大學;中國人民解放軍海軍航空大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

1.一種基于修正切換函數的平滑變結構濾波方法，其特征在于，包括以下步驟：

根據雷達目標的運動過程和量測過程分別建立目標運動模型和雷達量測模型；

利用所述目標運動模型和雷達跟蹤的歷史數據計算出當前時刻目標狀態的預測值；

根據雷達目標的運動狀態和噪聲的先驗信息給定出所述目標運動模型和所述雷達量測模型的不確定度，并根據所述不確定度的先驗估計計算新息增益項，具體地，根據k+1時刻雷達掃描的目標量測Z_k+1，計算先驗所述新息增益項：

計算混合誤差項，式中e_z,k|k表示k時刻的后驗量測誤差，|·|_ABS表示對矢量逐元素取絕對值：

E_Z＝|e_z,k+1|k|_ABS+γ|e_z,k|k|_ABS

計算所述新息增益項，式中上角標+表示偽逆運算，用表示舒爾積算符，γ是衰減因子且滿足0γ1，diag表示將矢量映射為對角陣：

其中，ψ是預設的平滑層矢量參數，tanh(·)表示雙曲正切函數，矢量函數的第i維定義為：

tanh_i(x,ψ)＝tanh(x_i/ψ_i)，i＝1,2,…,n；以及

根據所述目標狀態的預測值和所述新息增益項計算出目標狀態的后驗更新，并序貫迭代上述步驟對目標狀態持續跟蹤，直至雷達判斷航跡終止。

2.根據權利要求1所述的基于修正切換函數的平滑變結構濾波方法，其特征在于，所述目標運動模型為：

X_k+1＝F_kX_k+G_ku_k+v_k

其中，表示第k次雷達掃描回波的目標狀態變量，描述目標的位置、速度、加速度等狀態信息，表示所述目標運動模型中狀態轉移矩陣，和分別表示輸入項和對應的輸入矩陣，是均值為0，協方差陣為的高斯過程噪聲；

所述雷達量測模型為：

Z_k+1＝H_k+1X_k+1+w_k+1

其中，和分別是雷達量測變量和量測矩陣，是均值為0，協方差陣為的高斯量測噪聲。

3.根據權利要求1所述的基于修正切換函數的平滑變結構濾波方法，其特征在于，所述利用所述目標運動模型和雷達跟蹤的歷史數據計算出當前時刻目標狀態的預測值，進一步包括：

根據k時刻的狀態變量及其協方差陣的后驗估計X_k|k和P_k|k，按照預設的所述目標運動模型和所述雷達量測模型，計算k+1時刻的目標狀態估計雷達量測估計和狀態估計協方差陣P的先驗預測為：

其中，協方差陣為的高斯過程噪聲。

4.根據權利要求1所述的基于修正切換函數的平滑變結構濾波方法，其特征在于，所述根據所述目標狀態的預測值和所述新息增益項計算出目標狀態的后驗更新，進一步包括：

利用各項所述目標狀態的預測值和所述新息增益項，計算目標狀態變量和狀態估計協方差陣P的后驗更新為：

其中，是單位陣，R_k+1表示k+1時刻的量測噪聲協方差陣。