[發明專利]一種適用于有向切換拓撲的分布式目標跟蹤方法及系統

在審

• 申請號: 202210384402.0
• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114840801A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 韓亮;查霽容;任章
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G06F17/16
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙興華

1.一種適用于有向切換拓撲的分布式目標跟蹤方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

采用容積信息濾波算法對各傳感器節點的目標狀態進行預測，獲得目標狀態預測信息；所述目標狀態預測信息包括預測得到的目標狀態信息矩陣和目標狀態信息向量；

基于狀態分解的推和平均一致性算法，對各傳感器節點間傳輸的目標狀態預測信息進行一致性加密。

2.根據權利要求1所述的適用于有向切換拓撲的分布式目標跟蹤方法，其特征在于，所述采用容積信息濾波算法對各傳感器節點的目標狀態進行預測，獲得目標狀態預測信息，具體包括：

初始化獲取各傳感器節點的初始時刻的目標狀態信息向量和預測值協方差矩陣；初始時刻的目標狀態信息向量和預測值協方差矩陣用于預測初始時刻下一時刻的目標狀態預測信息；

根據各傳感器節點的k-1時刻的目標狀態預測信息預測獲取各傳感器節點的k時刻的目標狀態預測信息；

利用各傳感器節點的k時刻的目標觀測值對各傳感器節點的k時刻的目標狀態預測信息進行修正。

3.根據權利要求2所述的適用于有向切換拓撲的分布式目標跟蹤方法，其特征在于，根據各傳感器節點的k-1時刻的目標狀態預測信息預測獲取各傳感器節點的k時刻的目標狀態預測信息，具體包括：

根據k-1時刻的目標狀態預測信息，計算k-1時刻的容積采樣點為：

其中，表示計算得到的第i個傳感器節點的k-1時刻的第r個容積采樣點，2n表示容積采樣點的數量，表示第i個傳感器節點的k-1時刻的協方差矩陣；c_r表示n×2n維的矩陣，e_s表示n維的列向量，s表示c_r的列數，表示修正后的第i個傳感器節點在k-1時刻的目標狀態預測值；

根據k-1時刻的容積采樣點預測獲取k時刻的目標狀態預測值為：

其中，表示預測獲得的k時刻的第i個傳感器節點的第r個容積采樣點，f(·)表示目標的非線性狀態轉移函數，表示預測獲得的k時刻的目標狀態預測值，表示預測獲得的第i個傳感器節點的k時刻的協方差矩陣，Q_k-1表示k-1時刻目標運動過程噪聲的協方差矩陣；

根據各傳感器節點的k時刻的目標狀態預測值獲取各傳感器節點的k時刻的目標狀態預測信息為：

其中，表示第i個傳感器節點的k時刻的目標狀態信息矩陣，表示第i個傳感器節點的k時刻的目標狀態信息向量。

4.根據權利要求3所述的適用于有向切換拓撲的分布式目標跟蹤方法，其特征在于，所述利用各傳感器節點的k時刻的目標觀測值對各傳感器節點的k時刻的目標狀態預測信息進行修正，具體包括：

通過非線性觀測函數計算出第i個傳感器節點的每個容積采樣點的目標狀態測量值；

根據第i個傳感器節點的每個容積采樣點對應的目標狀態測量值的平均值，分別作為第i個傳感器節點的目標狀態觀測值；

根據第i個傳感器節點的每個容積采樣點的目標狀態測量值和目標狀態觀測值，計算第i個傳感器節點的測量值協方差矩陣；

根據每個容積采樣點的目標狀態預測值和目標狀態測量值，計算第i個傳感器節點的預測值與測量值的交叉協方差陣；

根據第i個傳感器節點的測量值協方差矩陣及預測值與測量值的交叉協方差矩陣，確定第i個傳感器節點的偽測量矩陣為：

其中，表示第i個傳感器節點的偽測量矩陣，表示第i個傳感器節點的預測值與測量值的交叉協方差陣；

根據第i個傳感器節點的偽測量矩陣，確定第i個傳感器節點在k時刻的信息增量和關聯信息矩陣為：

其中，第i個傳感器節點在k時刻的信息增量，表示第i個傳感器節點在k時刻測量噪聲的協方差矩陣，表示均值為0的高斯白噪聲；

根據第i個傳感器節點在k時刻的信息增量和關聯信息矩陣，利用如下公式對第i個傳感器節點的k時刻的目標狀態預測信息進行修正；

其中，表示修正后的第i個傳感器節點的k時刻的目標狀態信息向量，表示修正后的第i個傳感器節點的k時刻的目標狀態信息矩陣。