[發明專利]一種應用于火控系統的目標狀態估計方法

在審

• 申請號: 202010610056.4
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111883265A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 張旺;戚國慶;盛安冬;李銀伢
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G16Y40/10
• 分類號: G16Y40/10;G16Y30/00;G06F17/16;G06F17/18;G01S13/88
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

1.一種應用于火控系統的目標狀態估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、根據火控系統的通訊網絡拓撲結構圖，建立無向圖，獲得探測器節點與相鄰節點的連通信息；

步驟2、建立線性離散目標運動模型；

步驟3、建立探測器的量測模型，并利用無偏量測轉換方法將探測器探測到的信息由球面坐標系轉換到笛卡爾坐標系下；

步驟4、基于事件觸發的卡爾曼一致性濾波算法，各探測器從自身及鄰居節點獲取目標信息，得到局部狀態估計信息；

步驟5、基于步驟4獲得的局部狀態估計信息，指揮層采用快速協方差交叉批處理融合算法，對各探測器的估計信息進行融合處理，得到最終的目標狀態估計值。

2.根據權利要求1所述的應用于火控系統的目標狀態估計方法，其特征在于，步驟2所述建立線性離散目標運動模型，具體如下：

X_k+1＝Φ_kX_k+w_k (1)

其中為k時刻運動目標的狀態向量，表示k時刻目標的位置，表示k時刻目標的速度；X_k+1為k+1時刻運動目標的狀態向量；Φ_k為狀態轉移矩陣；w_k是均值為零、方差為Q_k的高斯白噪聲。

3.根據權利要求1所述的應用于火控系統的目標狀態估計方法，其特征在于，步驟3所述建立探測器的量測模型，并利用無偏量測轉換方法將探測器探測到的信息由球面坐標系轉換到笛卡爾坐標系下，即將量測模型轉化為偽線性量測模型，具體如下：

假設火控單元的探測器為C_i，i＝1,2,...N，每個C_i的量測值由目標距離目標方位角以及目標俯仰角組成，則量測模型表示為

其中，分別為探測器C_i在k時刻相對目標的距離、方位角及俯仰角的真值；[x_i,y_i,z_i]為探測器C_i的位置；表示k時刻運動目標的位置；是均值為零、方差為的高斯白噪聲；

利用無偏量測轉換方法，將式(2)轉換為偽線性測量，實現與運動目標模型坐標系的統一：

其中，為探測器C_i的偽線性量測值，分別為式中分別為為探測器C_i的量測矩陣；是均值為方差為的高斯白噪聲；

其中，

上式中，

4.根據權利要求1所述的應用于火控系統的目標狀態估計方法，其特征在于，步驟4所述基于事件觸發的卡爾曼一致性濾波算法，各探測器從自身及鄰居節點獲取目標信息，得到局部狀態估計信息，具體如下：

步驟4.1、根據事件觸發機制公式(6)，確定探測器C_i在k時刻是否發送預測估計值至鄰居探測器

其中，表示探測器C_i在k時刻是否發送預測估計值至鄰居探測器，當時，表示發送預測估計值至其鄰居節點，表示不發送；N_i表示探測器C_i的鄰居探測器集合；Φ_k-1為狀態轉移矩陣；為探測器C_j在事件觸發機制下在k時刻是否發送預測值給鄰居節點對應的結果值；為探測器C_i在k時刻關于目標的預測估計值；為事件觸發門限因子；

步驟4.2、根據公式(7)-(12)進行基于事件觸發的卡爾曼一致性濾波：

其中為探測器C_i在k時刻關于目標的預測方差矩陣；為濾波增益；為探測器C_i在k時刻事件觸發機制下是否發送預測值給鄰居節點對應的結果值；為探測器C_i在k時刻關于目標的更新估計值；為一致性權重矩陣；為探測器C_i在k時刻關于目標的更新方差矩陣。

5.根據權利要求1所述的應用于火控系統的目標狀態估計方法，其特征在于，步驟5所述基于步驟4獲得的局部狀態估計信息，指揮層采用快速協方差交叉批處理融合算法，對各探測器的估計信息進行融合處理，得到最終的目標狀態估計值，具體如下：

根據公式(13)-(16)進行快速協方差交叉批處理融合，指揮層獲取到各探測器的局部狀態估計信息即進行一次融合：

其中是探測器C_i對目標狀態的局部估計，P_i是探測器C_i的局部估計方差矩陣，ε_i是探測器C_i的融合中間系數，ω_i是探測器C_i的融合歸一化系數，是N個探測器局部目標狀態估計值的融合值，P_BFCIf是N個探測器局部目標狀態估計值的融合方差矩陣。