[發(fā)明專利]航跡初始化方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210105477.0
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN114459484A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李坤乾;石志軒;熊君;張志豪
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇涵潤汽車電子有限公司
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20
• 代理公司: 北京科領(lǐng)智誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11782
• 代理人: 陳士騫

本發(fā)明公開一種航跡初始化方法及裝置，方法包括：獲取初始時(shí)刻傳感器輸出目標(biāo)在極坐標(biāo)下的有效測量值；基于建立在直角坐標(biāo)系下的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型，將有效測量值轉(zhuǎn)換為滿足對應(yīng)關(guān)系條件的孿生航跡初始組合值；建立目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)的評(píng)價(jià)函數(shù)模型，并將評(píng)價(jià)函數(shù)模型作用至孿生航跡初始組合值，得到多個(gè)航跡初始值對應(yīng)的評(píng)價(jià)結(jié)果；選取評(píng)價(jià)結(jié)果最接近目標(biāo)真實(shí)軌跡狀態(tài)對應(yīng)的航跡初始值作為目標(biāo)追蹤過程中使用的航跡初始值。通過上述方法可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤過程中對目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行初始化，解決了現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)設(shè)定法中經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定的不確定性以及位置差分法中測量周期的延時(shí)需求而導(dǎo)致航跡初始化方法存在誤差較大、時(shí)間延時(shí)較長的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種航跡初始化方法及裝置。

背景技術(shù)

在基于雷達(dá)等傳感器的目標(biāo)檢測及跟蹤的數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)行目標(biāo)跟蹤的航跡起始階段，需要結(jié)合所假設(shè)的目標(biāo)狀態(tài)模型和測量值，對目標(biāo)的狀態(tài)進(jìn)行初始化，也即進(jìn)行目標(biāo)跟蹤濾波的初始值設(shè)置。

航跡初始化是否接近目標(biāo)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對后續(xù)的濾波效果和濾波收斂效果都有明顯影響，如果初始化算法設(shè)置的初始值比較契合目標(biāo)于運(yùn)動(dòng)的真實(shí)狀態(tài)，那么跟蹤濾波過程航跡收斂較快，并且濾波效果更接近目標(biāo)真實(shí)值；反之，如果初始化算法設(shè)置的初始值相對偏離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的真實(shí)狀態(tài)，那么后續(xù)濾波算法那需要化較長的數(shù)據(jù)處理周期來消除初始值對目標(biāo)真實(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響，甚至如果設(shè)置的初始值偏離目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的真實(shí)狀態(tài)較大，可能直接導(dǎo)致后續(xù)濾波跟蹤過程中航跡發(fā)散或者無法收斂。因此，有效的航跡初始化結(jié)果，有利于提升目標(biāo)跟蹤的濾波效果和濾波收斂速度。

在基于雷達(dá)等傳感器的目標(biāo)檢測及跟蹤過程中，通常傳感器獲得的是極坐標(biāo)下的測量值，而目標(biāo)跟蹤處理算法是期望獲得在直角坐標(biāo)系下的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。顯然，在目標(biāo)跟蹤算法運(yùn)行的起始時(shí)刻，需要對直角坐標(biāo)系下的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行初始化設(shè)置，這里直角坐標(biāo)系下的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的初始化設(shè)置包括初始位置信息設(shè)置和初始速度信息設(shè)置，對于初始位置信息設(shè)置，可通過雷達(dá)傳感器初始時(shí)刻的測量值經(jīng)過極坐標(biāo)轉(zhuǎn)直角坐標(biāo)的方式進(jìn)行變換而得到，對于初始速度信息設(shè)置，并不能直接通過坐標(biāo)變換得到。在目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域中，對于初始化速度信息的設(shè)置方式主要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)定法、位置差分法。其中，經(jīng)驗(yàn)設(shè)定法為基于所處場景的經(jīng)驗(yàn)值，對目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的初始狀態(tài)中速度信息進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性的初始值設(shè)置，顯然經(jīng)驗(yàn)值的不確定性及較大誤差都不利于改善航跡的濾波效果；位置差分法為采用連續(xù)至少兩個(gè)測量周期的數(shù)據(jù)進(jìn)行位置差分估計(jì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的初始狀態(tài)中速度信息，顯然，采用位置查分方式進(jìn)行目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的速度信息初始化設(shè)置至少存在兩個(gè)測量周期的延時(shí)，即至少在第二個(gè)測量周期才可以進(jìn)行一次差分計(jì)算，此外，位置差分的性能易受到傳感器測量精度的影響，例如，在電磁環(huán)境較為惡劣的目標(biāo)密集場景，或因目標(biāo)距離較遠(yuǎn)而導(dǎo)致量測誤差較大的情況下，直接采用位置差分法求解得到的初始狀態(tài)中的速度信息很可能與目標(biāo)真實(shí)狀態(tài)信息偏差較大，進(jìn)而導(dǎo)致目標(biāo)跟蹤初期收斂速度較慢，甚至有可能使得濾波算法發(fā)散。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種航跡初始化方法及裝置，能夠在航跡初始化階段設(shè)置多組目標(biāo)在直角坐標(biāo)系下的航跡初始值，并使用不同初始值建立相應(yīng)的評(píng)價(jià)函數(shù)模型來對航跡初始值是否接近目標(biāo)真實(shí)軌跡狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而解決了現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)設(shè)定法中經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定的不確定性以及位置差分法中測量周期的延時(shí)需求而導(dǎo)致航跡初始化方法存在誤差較大、時(shí)間延時(shí)較長的問題。具體的技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種航跡初始化方法，所述方法包括：

獲取初始時(shí)刻傳感器輸出目標(biāo)在極坐標(biāo)下的有效測量值，所述有效測量值包括目標(biāo)相對傳感器的徑向距離、目標(biāo)相對傳感器的方位角以及目標(biāo)相對傳感器的徑向多普勒速度；

基于建立在直角坐標(biāo)系下的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型，將所述有效測量值轉(zhuǎn)換為滿足對應(yīng)關(guān)系條件的孿生航跡初始組合值，所述孿生航跡初始組合值包括多組目標(biāo)在直角坐標(biāo)系下的航跡初始值；