[發(fā)明專利]同時(shí)估計(jì)目標(biāo)狀態(tài)和軌跡參數(shù)的任意直線約束跟蹤方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910559780.6
• 申請(qǐng)日: 2019-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN110208792B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周共健;李可毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/72
• 分類號(hào): G01S13/72
• 代理公司: 11609 北京格允知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 周嬌嬌

1.一種同時(shí)估計(jì)目標(biāo)狀態(tài)和軌跡參數(shù)的任意直線約束跟蹤方法，其特征在于，包括：

S1、從觀測(cè)雷達(dá)處獲取目標(biāo)位置量測(cè)信息；

S2、用斜率和y軸截距參數(shù)分量對(duì)狀態(tài)向量進(jìn)行增廣，得到增廣的狀態(tài)向量及增廣的狀態(tài)方程，構(gòu)造偽量測(cè)描述約束關(guān)系；

S3、處理步驟S1得到的量測(cè)信息，利用處理后的量測(cè)、步驟S2得到的偽量測(cè)以及增廣的狀態(tài)方程進(jìn)行非線性濾波，更新狀態(tài)估計(jì)和狀態(tài)估計(jì)協(xié)方差，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤；

所述步驟S2還包括在笛卡爾坐標(biāo)系下，建立目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型：

x_k+1＝Φ_kx_k+Γ_kv_k；

其中，x_k是狀態(tài)向量，包含k時(shí)刻沿x、y方向位置分量x_k、y_k和速度分量Φ_k是狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；v_k是過(guò)程噪聲向量；Γ_k是噪聲分布矩陣；

狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣和噪聲分布矩陣的表達(dá)式分別為：

對(duì)應(yīng)的狀態(tài)向量為T為雷達(dá)掃描周期；

所述步驟S2中用斜率和y軸截距參數(shù)分量對(duì)狀態(tài)向量進(jìn)行增廣時(shí)，得到增廣的狀態(tài)向量的表達(dá)式為：

其中，a表示未知軌跡斜率，b表示未知軌跡y軸截距，上標(biāo)“a”代表與偽量測(cè)相關(guān)的向量、矩陣和函數(shù)；

所述步驟S2中，對(duì)狀態(tài)向量進(jìn)行增廣后，增廣的狀態(tài)向量對(duì)應(yīng)的狀態(tài)方程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣和噪聲分布矩陣進(jìn)行相應(yīng)的增廣，得到增廣的狀態(tài)方程表達(dá)式為：

其中，I_n和0_m×n分別代表維數(shù)為n×n的單位矩陣和維數(shù)為m×n的零矩陣；

所述S2中構(gòu)造偽量測(cè)描述約束關(guān)系時(shí)，約束關(guān)系的等式為：

進(jìn)而得到構(gòu)造偽量測(cè)描述約束關(guān)系的表達(dá)式為：

所述偽量測(cè)不受噪聲影響，與狀態(tài)向量之間是非線性關(guān)系，進(jìn)而得到偽量測(cè)對(duì)應(yīng)的量測(cè)方程表達(dá)式為：

所述步驟S3中進(jìn)行非線性濾波時(shí)，采用序貫量測(cè)處理的方式，先處理步驟S1得到的量測(cè)信息，利用處理后的量測(cè)及對(duì)應(yīng)的量測(cè)方程得到無(wú)約束估計(jì)結(jié)果；再處理偽量測(cè)，利用偽量測(cè)對(duì)應(yīng)的量測(cè)方程，結(jié)合無(wú)約束估計(jì)結(jié)果，更新約束狀態(tài)估計(jì)和狀態(tài)估計(jì)協(xié)方差。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意直線約束跟蹤方法，其特征在于，所述步驟S3中進(jìn)行非線性濾波時(shí)，采用轉(zhuǎn)換量測(cè)卡爾曼濾波方法、無(wú)跡卡爾曼濾波方法、擴(kuò)展卡爾曼濾波方法或粒子濾波方法中的一種或幾種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意直線約束跟蹤方法，其特征在于，所述步驟S3中進(jìn)行非線性濾波時(shí)，采用轉(zhuǎn)換量測(cè)卡爾曼濾波方法處理步驟S1得到的量測(cè)信息，將原始的量測(cè)信息由極坐標(biāo)位置量測(cè)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)位置量測(cè)，轉(zhuǎn)換公式為：

其中，是從雷達(dá)獲取的距離、方位角量測(cè)；是轉(zhuǎn)換后得到的沿x、y方向的笛卡爾坐標(biāo)量測(cè)，是轉(zhuǎn)換后的量測(cè)向量；μ_θ是去偏系數(shù)，根據(jù)方位角測(cè)量噪聲方差求得：

轉(zhuǎn)換后的量測(cè)對(duì)應(yīng)的量測(cè)方程表達(dá)式為：

協(xié)方差矩陣表達(dá)式為：

其中，

上標(biāo)“c”代表與轉(zhuǎn)換量測(cè)相關(guān)的向量、矩陣和函數(shù)。