[發明專利]一種淺海勻速運動目標初始狀態估計方法

有效

• 申請號: 202010134094.7
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111273302B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 李輝;徐哲臻;楊坤德
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01S15/88
• 分類號: G01S15/88
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 王鮮凱

1.一種淺海勻速運動目標初始狀態估計方法，其特征在于步驟如下：

步驟一：基于觀測時間段內的n個觀測值n為觀測次數，k為觀測時刻序號，k＝1,2,3,…,n，為第k觀測時刻目標水平方位角觀測值，為第k觀測時刻陣列不變量觀測值，按下式構造測量矩陣和狀態矩陣

其中，X_ok＝[x_ok,y_ok,v_xok,v_yok]^T表示拖曳線列陣在第k時刻的狀態，x_ok表示拖曳線列陣在第k時刻的橫坐標，y_ok表示拖曳線列陣在第k時刻的縱坐標，v_xok表示拖曳線列陣在第k時刻的速度沿x軸的分量，v_yok表示拖曳線列陣在第k時刻速度沿y軸分量；表示第k時刻的測量向量1，表示第k時刻的測量向量2，F_k為第k時刻的勻速運動模型的狀態轉移矩陣，表示第k時刻的狀態向量1，表示第k時刻的狀態向量2，分別按照下列公式計算：

其中，c為聲速，I₂表示2階單位矩陣，0₂表示2階零矩陣，0_2×1表示大小為2×1的零矩陣，0_1×2表示大小為1×2的零矩陣，T為觀測總時長；是拖曳線列陣在第k時刻的正橫方向和目標方位之間的夾角的觀測值；

步驟二：根據線性關系：

解出目標初始狀態X₀的估計值為：

其中，為一個5×1的向量，其前2個維度為目標初始時刻位置[x₀,y₀]^T的估計值，第3、4個維度為初始時刻目標運動速度[v_x0,v_y0]^T的估計值，最后一個維度為初始時刻當前環境波導不變量β₀的估計值；x₀表示初始時刻目標所在位置橫坐標值，y₀表示初始時刻目標所在位置縱坐標值，v_x0表示初始時刻目標速度沿x軸的分量，v_y0表示初始時刻目標速度沿y軸的分量；

步驟三：將目標初始狀態的估計值帶入勻速目標運動模型，得到第k觀測時刻目標狀態的估計值

其中，表示第k時刻目標所在位置橫坐標的估計值，表示第k時刻目標所在位置縱坐標的估計值，表示第k時刻目標速度沿x軸分量的估計值，表示第k時刻目標速度沿y軸分量的估計值，表示第k時刻當前環境波導不變量的估計值；

分別按以下公式計算得到第k時刻目標水平方位角和陣列不變量的估計值：

其中，[x_ok,y_ok]^T表示第k時刻拖曳線列陣的位置，x_ok表示拖曳線列陣在第k時刻的橫坐標，y_ok表示拖曳線列陣在第k時刻的縱坐標，表示拖曳線列陣在第k時刻的正橫方向和目標方位之間夾角的估計值，表示第k時刻目標與拖曳線列陣之間距離的估計值，按下式進行計算：

然后，按下式構造輔助變量矩陣G：

其中，表示第k時刻的測量向量1的估計值，表示第k時刻的測量向量2的估計值，分別按照下列公式計算：

步驟四：按下式計算得到最終的目標初始狀態估計值

2.如權利要求1所述的一種淺海勻速運動目標初始狀態估計方法，其特征在于：所述的拖曳線列陣在觀測時間內處于運動狀態且其運動復雜度高于目標運動的復雜度。

3.如權利要求1所述的一種淺海勻速運動目標初始狀態估計方法，其特征在于：所述的目標水平方位角觀測值利用拖曳線列陣的波束形成方法觀測得到，所述的陣列不變量利用時間-到達角平面的曲線擬合的方法觀測得到。

4.如權利要求1所述的一種淺海勻速運動目標初始狀態估計方法，其特征在于：假設目標所處淺海環境的波導不變量在觀測時間段內保持恒定。