[發(fā)明專利]一種基于多維時(shí)空數(shù)據(jù)的高精度動(dòng)態(tài)軌跡約束方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010179529.X
• 申請(qǐng)日: 2020-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN111274715A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉峰銘;張雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳見炬科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F17/11
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

1.一種基于多維時(shí)空數(shù)據(jù)的高精度動(dòng)態(tài)軌跡約束方法，其特征在于：包括根據(jù)CA數(shù)學(xué)模型描述方法選取含時(shí)變?cè)肼暤撵o止?fàn)顟B(tài)、螺旋半徑逐漸增大的螺旋上升運(yùn)動(dòng)和直線加速蛇形運(yùn)動(dòng)三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過仿真實(shí)驗(yàn)，將區(qū)間卡爾曼濾波算法和傳統(tǒng)卡爾曼濾波算法進(jìn)行對(duì)比；

第一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：靜止?fàn)顟B(tài)

真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡靜止在點(diǎn)上，運(yùn)動(dòng)方程為公式(1-1)，真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡加上時(shí)變?cè)肼暫?，分別經(jīng)過卡爾曼濾波和區(qū)間卡爾曼濾波后的三維坐標(biāo)點(diǎn)得出經(jīng)過區(qū)間卡爾曼濾波的軌跡更接近目標(biāo)真實(shí)位置，處理時(shí)變?cè)肼曈泻艽蟮膬?yōu)勢；

靜止?fàn)顟B(tài)仿真運(yùn)動(dòng)方程：

當(dāng)靜止目標(biāo)加上時(shí)變?cè)肼暫?，分別經(jīng)過卡爾曼濾波、區(qū)間卡爾曼濾波以及未進(jìn)行濾波處理的數(shù)據(jù)與目標(biāo)真實(shí)軌跡的誤差，得出經(jīng)過區(qū)間卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)與目標(biāo)真實(shí)軌跡誤差最小，處理時(shí)變?cè)肼曈泻艽蟮膬?yōu)勢；

第二種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：螺旋上升運(yùn)動(dòng)

真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡為螺旋上升運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方程為公式(1-2)，真實(shí)軌跡加入時(shí)變?cè)肼暫螅謩e經(jīng)過卡爾曼濾波和區(qū)間卡爾曼濾波的三維坐標(biāo)點(diǎn)得出區(qū)間卡爾曼濾波的結(jié)果更接近真實(shí)軌跡；

螺旋上升狀態(tài)仿真運(yùn)動(dòng)方程：

當(dāng)螺旋上升運(yùn)動(dòng)目標(biāo)加上時(shí)變?cè)肼暫?，分別經(jīng)過卡爾曼濾波、區(qū)間卡爾曼濾波以及未進(jìn)行濾波處理的數(shù)據(jù)與目標(biāo)真實(shí)軌跡的誤差，得出經(jīng)區(qū)間卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)與目標(biāo)真實(shí)軌跡誤差最小，處理時(shí)變?cè)肼曈泻艽蟮膬?yōu)勢；

第三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：加速蛇行運(yùn)動(dòng)

真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡直線加速蛇形運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方程為公式(1-3)，真實(shí)軌跡加入時(shí)變?cè)肼暫螅謩e經(jīng)過卡爾曼濾波和區(qū)間卡爾曼濾波的三維坐標(biāo)點(diǎn)得出區(qū)間卡爾曼濾波的結(jié)果更接近真實(shí)軌跡；

加速蛇行運(yùn)動(dòng)狀態(tài)仿真運(yùn)動(dòng)方程：

當(dāng)螺旋上升運(yùn)動(dòng)目標(biāo)加上時(shí)變?cè)肼暫?，分別經(jīng)過卡爾曼濾波、區(qū)間卡爾曼濾波以及未進(jìn)行濾波處理的數(shù)據(jù)與目標(biāo)真實(shí)軌跡的誤差，得出經(jīng)區(qū)間卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)與目標(biāo)真實(shí)軌跡誤差最小，處理時(shí)變?cè)肼曈泻艽蟮膬?yōu)勢。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多維時(shí)空數(shù)據(jù)的高精度動(dòng)態(tài)軌跡約束方法，其特征在于：所述CA數(shù)學(xué)模型中，Φ_k,k-1和H_k表示為：

通常用來描述在高動(dòng)態(tài)目標(biāo)導(dǎo)航定位，通過全球定位系統(tǒng)(GPS)，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)等系統(tǒng)得到運(yùn)動(dòng)物體的位置、速度、加速度信息，即假設(shè)在兩個(gè)采樣點(diǎn)間隔內(nèi)的加速度值是常量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多維時(shí)空數(shù)據(jù)的高精度動(dòng)態(tài)軌跡約束方法，其特征在于：所述動(dòng)態(tài)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型采用CA數(shù)學(xué)模型，三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中加入的噪聲均為時(shí)變?cè)肼暋?/p>

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于多維時(shí)空數(shù)據(jù)的高精度動(dòng)態(tài)軌跡約束方法，其特征在于：所述時(shí)變?cè)肼暡蓸訒r(shí)間t＝0.1s，并且取相同的估計(jì)值和區(qū)間范圍：

R_k＝10×diag([1 1 1 1 1 1 1 1 1])

Q_k＝diag([1 1 1 1 1 1 1 1 1])

ω(x)＝[1 1 1 0.2 0.2 0.2 0.02 0.02 0.02]。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多維時(shí)空數(shù)據(jù)的高精度動(dòng)態(tài)軌跡約束方法，其特征在于：所述三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的位置、速度和加速度信息，分別用卡爾曼濾波和區(qū)間卡爾曼濾波處理，然后把處理結(jié)果同未進(jìn)行濾波的數(shù)據(jù)作比較。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多維時(shí)空數(shù)據(jù)的高精度動(dòng)態(tài)軌跡約束方法，其特征在于：所述第一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡靜止的點(diǎn)坐標(biāo)為(10,10,10)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多維時(shí)空數(shù)據(jù)的高精度動(dòng)態(tài)軌跡約束方法，其特征在于：所述靜止?fàn)顟B(tài)、螺旋上升運(yùn)動(dòng)和直線加速蛇形運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)信息采用不同濾波算法分別進(jìn)行1000次模擬，取信噪比的平均值，得到信噪比數(shù)據(jù)，以進(jìn)行定量分析。