[發(fā)明專利]前后向預(yù)測與速度加權(quán)結(jié)合的像平面片段軌跡關(guān)聯(lián)方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110509764.3
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113158127A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程煜;王英;李浩;曹申藝;翁冀;王涵;徐鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍63768部隊
• 主分類號: G06F17/12
• 分類號: G06F17/12;G06F17/16
• 代理公司: 北京華際知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11676
• 代理人: 曹書華

本發(fā)明公開的屬于航天數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)技術(shù)領(lǐng)域，具體為前后向預(yù)測與速度加權(quán)結(jié)合的像平面片段軌跡關(guān)聯(lián)方法，包括以下步驟：S1對場景中的軌跡進(jìn)行預(yù)處理，得到時間空間上沒有交集的軌跡集合；S2對舊軌跡集合進(jìn)行前向預(yù)測，對新軌跡集合進(jìn)行后向預(yù)測；S3對舊軌跡集合和新軌跡集合利用速度加權(quán)思路選擇時間窗口，構(gòu)造檢驗量；S4對得到的關(guān)聯(lián)檢驗量進(jìn)行假設(shè)檢驗，對多目標(biāo)情況構(gòu)造檢驗矩陣求解。本發(fā)明所具有的收益效果為：首先，無需對目標(biāo)三維運動進(jìn)行建模，通過像平面運動情況即可對目標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)；其次，使用前向預(yù)測后向預(yù)測與速度加權(quán)思路選取檢驗時間窗口，關(guān)聯(lián)效果更好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域，具體為前后向預(yù)測與速度加權(quán)結(jié)合的像平面片段軌跡關(guān)聯(lián)方法。

背景技術(shù)

自20世紀(jì)50年代人類將第一顆衛(wèi)星送到太空以來，人類就從未停止對太空的探索；而隨著21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步提升，更是掀起了對太空探索的熱潮。相較于雷達(dá)載荷，光學(xué)載荷具有獨特的觀測波段，可以給出更為直觀的觀測結(jié)果，但僅能給出測角信息，無法給出目標(biāo)三維位置。且由于光學(xué)載荷觀測視場有限，容易由于傳感器調(diào)度或云層遮擋等出現(xiàn)片段軌跡，若不能夠?qū)@些片段軌跡進(jìn)行正確關(guān)聯(lián)，在單目標(biāo)情況下，會導(dǎo)致對目標(biāo)數(shù)目估計錯誤；在多目標(biāo)情況下，會導(dǎo)致對整體狀態(tài)認(rèn)知錯誤，為此本發(fā)明給出了一種前向預(yù)測后向預(yù)測與速度加權(quán)結(jié)合的像平面片段軌跡關(guān)聯(lián)方法來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種前后向預(yù)測與速度加權(quán)結(jié)合的像平面片段軌跡關(guān)聯(lián)方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的針對光學(xué)載荷衛(wèi)星在觀測過程中由于傳感器調(diào)度、云層遮擋等因素產(chǎn)生的片段軌跡，以及當(dāng)前算法的不足的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：前后向預(yù)測與速度加權(quán)結(jié)合的像平面片段軌跡關(guān)聯(lián)方法，該方法包括以下步驟：

S1：對場景中的軌跡進(jìn)行預(yù)處理，得到時間空間上沒有交集的軌跡集合，此時可按時間順序由前至后依次對軌跡集進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以兩段軌跡為例進(jìn)行討論，時間靠前的稱為舊軌跡，時間靠后的稱為新軌跡；

S2：對舊軌跡集合進(jìn)行前向預(yù)測，對新軌跡集合進(jìn)行后向預(yù)測：

S2.1：對舊軌跡集合中的軌跡進(jìn)行前向濾波，對新軌跡集合中的軌跡進(jìn)行后向濾波，此時濾波使用二維勻加速模型，對于二維勻加速模型，假設(shè)目標(biāo)在二維狀態(tài)空間做勻加速運動，假設(shè)此時狀態(tài)矢量為：

X_CA(k)＝[x(k),y(k),v_x(k),v_y(k),a_x(k),a_y(k)]^T

其中x(k),y(k),v_x(k),v_y(k),a_x(k),a_y(k)分別代表目標(biāo)在k時刻x,y方向的位置、速度和加速度,有目標(biāo)的狀態(tài)方程為：

其中q_CA(k)代表零均值方差為的高斯白噪聲，其本質(zhì)上即代表加加速度的擾動項；

在濾波過程中，CA模型對應(yīng)觀測模型為：

其中Z(k)代表k時刻的量測量，r_p(k)代表觀測過程中的像元誤差，假定服從零均值、方差為的高斯分布；

S2.2：對舊軌跡集合中的軌跡進(jìn)行后向預(yù)測，對新軌跡集合中的軌跡進(jìn)行前向預(yù)測，此時濾波使用二維勻速模型，對于二維勻速模型，假設(shè)目標(biāo)在二維狀態(tài)空間做勻速運動，假設(shè)此時狀態(tài)矢量為：

X_CV(k)＝[x(k),y(k),v_x(k),v_y(k)]^T