基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明提供基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法，包括：在當(dāng)前時(shí)刻球坐標(biāo)系下機(jī)動(dòng)目標(biāo)的量測(cè)值和量測(cè)噪聲方差，獲得直角坐標(biāo)系下的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值；獲得無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值的一步預(yù)測(cè)誤差為第一預(yù)測(cè)誤差；利用特性參數(shù)的預(yù)測(cè)估計(jì)值及預(yù)測(cè)方差，獲得無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差的協(xié)方差矩陣；基于協(xié)方差矩陣及第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣，獲得卡爾曼增益；基于卡爾曼增益和第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣，獲得狀態(tài)估計(jì)誤差自相關(guān)矩陣；基于卡爾曼增益、第一預(yù)測(cè)誤差和一步預(yù)測(cè)狀態(tài)向量，獲得狀態(tài)估計(jì)向量；利用縮減因子，獲得縮減狀態(tài)估計(jì)向量；通過(guò)對(duì)獲取時(shí)刻的遞推，分別獲得各獲取時(shí)刻的縮減狀態(tài)估計(jì)向量和狀態(tài)估計(jì)誤差自相關(guān)矩陣，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤。
【專利說(shuō)明】基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷達(dá)目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域，尤其是涉及基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在雷達(dá)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)中，目標(biāo)的狀態(tài)方程一般建立在直角坐標(biāo)系下，而量測(cè)方程一般建立在極(球)坐標(biāo)系下，量測(cè)值一般也是在極(球)坐標(biāo)系下獲得的。為了使量測(cè)方程線性化，通常使用轉(zhuǎn)換量測(cè)的方法，即，將量測(cè)值由極(球)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到直角坐標(biāo)系。因此，在涉及轉(zhuǎn)換量測(cè)的目標(biāo)跟蹤方法中，如何保證轉(zhuǎn)換量測(cè)值的無(wú)偏，以及，消除轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差協(xié)方差矩陣和量測(cè)噪聲之間的關(guān)聯(lián)性，成為了影響跟蹤性能的關(guān)鍵。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)卡爾曼濾波方法(UCMKF)，雖然能夠保證轉(zhuǎn)換量測(cè)值的無(wú)偏性，但無(wú)偏轉(zhuǎn)換量側(cè)值是在真實(shí)值的條件下推導(dǎo)的，而轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差協(xié)方差矩陣是在已獲得的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值基礎(chǔ)上基于量測(cè)值推導(dǎo)的，因此，轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差協(xié)方差矩陣和量測(cè)噪聲之間是具有關(guān)聯(lián)性的。
[0004]進(jìn)一步的，現(xiàn)有技術(shù)又存在兩種改進(jìn)型方法:
[0005]第一種方法為基于無(wú)偏的去相關(guān)轉(zhuǎn)換量測(cè)卡爾曼濾波方法(DCMKFwU)，該方法是在UCMKF的基礎(chǔ)上用上一時(shí)刻的轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差協(xié)方差矩陣替代此時(shí)刻的轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差協(xié)方差矩陣來(lái)計(jì)算卡爾曼濾波增益，其能夠消除卡爾曼增益與量測(cè)噪聲之間的依賴性，得到無(wú)偏的狀態(tài)估計(jì)，并且，也能夠保證轉(zhuǎn)換量測(cè)值的無(wú)偏，但，該方法同樣沒(méi)有消除轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差協(xié)方差矩陣和量測(cè)噪聲之間的關(guān)聯(lián)性，所以采用該方法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的跟蹤時(shí)，跟蹤精度不聞。
[0006]第二種方法為基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的卡爾曼濾波方法，該方法在二維空間中利用無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的方法得到無(wú)偏的轉(zhuǎn)換量測(cè)值，并基于位置預(yù)測(cè)值推導(dǎo)轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差的均值和協(xié)方差矩陣，消除了轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差協(xié)方差矩陣和量測(cè)噪聲之間的關(guān)聯(lián)性，但，該方法只限于在二維空間中目標(biāo)的跟蹤，無(wú)法實(shí)現(xiàn)三維空間中目標(biāo)的跟蹤。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為克服上述缺陷，本發(fā)明提供基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法，所述方法包括
[0008]在三維空間內(nèi)的球坐標(biāo)系下，獲取當(dāng)前時(shí)刻雷達(dá)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤的量測(cè)值和量測(cè)噪聲方差，根據(jù)所述量測(cè)值和所述量測(cè)噪聲方差，獲得當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)在直角坐標(biāo)系下的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值；
[0009]在最小均方誤差意義下，獲得當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值的一步預(yù)測(cè)誤差為第一預(yù)測(cè)誤差；
[0010]利用目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻在球坐標(biāo)系下的特性參數(shù)的預(yù)測(cè)估計(jì)值以及相應(yīng)估計(jì)的所述特性參數(shù)的預(yù)測(cè)方差，獲得當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差的協(xié)方差矩陣；
[0011]基于當(dāng)前時(shí)刻的協(xié)方差矩陣，以及當(dāng)前時(shí)刻機(jī)動(dòng)目標(biāo)的關(guān)于狀態(tài)估計(jì)的第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣，獲得機(jī)動(dòng)目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的卡爾曼增益，其中，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的前一時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)誤差自相關(guān)矩陣能夠獲得當(dāng)前時(shí)刻的關(guān)于狀態(tài)估計(jì)的第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣；
[0012]基于當(dāng)前時(shí)刻的卡爾曼增益和第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣，獲得目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)誤差自相關(guān)矩陣；
[0013]基于當(dāng)前時(shí)刻的卡爾曼增益、第一預(yù)測(cè)誤差和一步預(yù)測(cè)狀態(tài)向量，獲得目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)向量，其中，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的前一時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)向量能夠獲得當(dāng)前時(shí)刻的一步預(yù)測(cè)狀態(tài)向量；
[0014]利用縮減因子對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)向量進(jìn)行縮減，獲得當(dāng)前時(shí)刻的縮減狀態(tài)估計(jì)向量；
[0015]通過(guò)對(duì)獲取時(shí)刻的遞推，分別獲得各獲取時(shí)刻的縮減狀態(tài)估計(jì)向量和狀態(tài)估計(jì)誤差自相關(guān)矩陣，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤。
[0016]進(jìn)一步的，所述量測(cè)值包括距離量測(cè)值、方位角量測(cè)值和俯仰角量測(cè)值，所述量測(cè)噪聲方差包括方位角量測(cè)噪聲方差和俯仰角量測(cè)噪聲方差。
[0017]進(jìn)一步的，所述獲得當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值的一步預(yù)測(cè)誤差為第一預(yù)測(cè)誤差，具體為:
[0018]基于當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值及其一步預(yù)測(cè)值，獲得所述第一預(yù)測(cè)誤差。
[0019]進(jìn)一步的，所述獲得目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的卡爾曼增益，具體包括:
[0020]基于當(dāng)前時(shí)刻的協(xié)方差矩陣和第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣，獲得當(dāng)前時(shí)刻第一預(yù)測(cè)誤差的自相關(guān)矩陣為第一預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣；
[0021]基于當(dāng)前時(shí)刻的第一預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣和第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣，獲得目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的卡爾曼增益。
[0022]進(jìn)一步的，所述獲得當(dāng)前時(shí)刻的縮減狀態(tài)估計(jì)向量，具體為:
[0023]利用第一縮減因子H1對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)向量的X方向和y方向的位置信息進(jìn)行縮減，利用第二縮減因子H2對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)向量的z方向的位置信息進(jìn)行縮減，獲得當(dāng)前時(shí)刻的縮減狀態(tài)估計(jì)向量，其中，V1Μ’，Π =e2" , 4為方位角預(yù)測(cè)方差估計(jì)值，^.:為俯仰角預(yù)測(cè)方差估計(jì)值。
[0024]進(jìn)一步的，在獲得當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差的協(xié)方差矩陣之前，還包括:
[0025]根據(jù)目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的前一時(shí)刻的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣、過(guò)程噪聲輸入矩陣、過(guò)程噪聲向量以及狀態(tài)估計(jì)誤差自相關(guān)矩陣，獲得目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的關(guān)于狀態(tài)估計(jì)的第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣。
[0026]進(jìn)一步的，在獲得當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差的協(xié)方差矩陣之前，還包括:
[0027]根據(jù)目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的前一時(shí)刻的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣和狀態(tài)估計(jì)向量，獲得目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻的一步預(yù)測(cè)狀態(tài)向量。
[0028]進(jìn)一步的，在獲得當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差的協(xié)方差矩陣之前，還包括:
[0029]基于當(dāng)前時(shí)刻的一步預(yù)測(cè)狀態(tài)向量和第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣，獲得目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻在球坐標(biāo)系下的特性參數(shù)的預(yù)測(cè)估計(jì)值以及相應(yīng)估計(jì)的所述特性參數(shù)的預(yù)測(cè)方差。
[0030]進(jìn)一步的，目標(biāo)在球坐標(biāo)系下的特性參數(shù)包括距離參數(shù)、方位角參數(shù)及俯仰角參數(shù)。
[0031]本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)將球坐標(biāo)系下的量測(cè)值轉(zhuǎn)換到直角坐標(biāo)系下，得到無(wú)偏的轉(zhuǎn)換量測(cè)值，在基于位置預(yù)測(cè)值獲得無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差的協(xié)方差矩陣，最后，將無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值和協(xié)方差矩陣應(yīng)用到卡爾曼濾波中，最后，利用縮減因子對(duì)狀態(tài)估計(jì)向量進(jìn)行縮減輸出，獲得近似的最小均方差位置狀態(tài)估計(jì)，從而，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤，且跟蹤精度高，可信度高，運(yùn)算量適中。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是本發(fā)明的基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法的流程圖；
[0033]圖2是本發(fā)明的步驟104的流程圖；
[0034]圖3是場(chǎng)景一下本申請(qǐng)的目標(biāo)跟蹤方法和現(xiàn)有技術(shù)中的DCMKFwU的RMSE的仿真比較圖；
[0035]圖4是場(chǎng)景一下本申請(qǐng)的目標(biāo)跟蹤方法和現(xiàn)有技術(shù)中的DCMKFwU的NCI的仿真比較圖；
[0036]圖5是場(chǎng)景二下本申請(qǐng)的目標(biāo)跟蹤方法和現(xiàn)有技術(shù)中的DCMKFwU的RMSE的仿真比較圖；
[0037]圖6是場(chǎng)景二下本申請(qǐng)的目標(biāo)跟蹤方法和現(xiàn)有技術(shù)中的DCMKFwU的NCI的仿真比較圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0039]本申請(qǐng)?zhí)峁┗谌ハ嚓P(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法，所述方法包括:
[0040]在三維空間內(nèi)的球坐標(biāo)系下，獲取當(dāng)前時(shí)刻雷達(dá)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤的量測(cè)值和量測(cè)噪聲方差，根據(jù)所述量測(cè)值和所述量測(cè)噪聲方差，獲得當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)在直角坐標(biāo)系下的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值；在最小均方誤差意義下，獲得當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值的一步預(yù)測(cè)誤差為第一預(yù)測(cè)誤差；利用目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻在球坐標(biāo)系下的特性參數(shù)的預(yù)測(cè)估計(jì)值以及相應(yīng)估計(jì)的所述特性參數(shù)的預(yù)測(cè)方差，獲得當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差的協(xié)方差矩陣；基于當(dāng)前時(shí)刻的協(xié)方差矩陣，以及當(dāng)前時(shí)刻機(jī)動(dòng)目標(biāo)的關(guān)于狀態(tài)估計(jì)的第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣，獲得機(jī)動(dòng)目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的卡爾曼增益，其中，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的前一時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)誤差自相關(guān)矩陣能夠獲得當(dāng)前時(shí)刻的關(guān)于狀態(tài)估計(jì)的第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣；基于當(dāng)前時(shí)刻的卡爾曼增益和第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣，獲得目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)誤差自相關(guān)矩陣；基于當(dāng)前時(shí)刻的卡爾曼增益、第一預(yù)測(cè)誤差和一步預(yù)測(cè)狀態(tài)向量，獲得目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)向量，其中，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的前一時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)向量能夠獲得當(dāng)前時(shí)刻的一步預(yù)測(cè)狀態(tài)向量；利用縮減因子對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)向量進(jìn)行縮減，獲得當(dāng)前時(shí)刻的縮減狀態(tài)估計(jì)向量；通過(guò)對(duì)獲取時(shí)刻的遞推，分別獲得各獲取時(shí)刻的縮減狀態(tài)估計(jì)向量和狀態(tài)估計(jì)誤差自相關(guān)矩陣，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤。
[0041]通過(guò)將球坐標(biāo)系下的量測(cè)值轉(zhuǎn)換到直角坐標(biāo)系下，得到無(wú)偏的轉(zhuǎn)換量測(cè)值，在基于位置預(yù)測(cè)值獲得無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差的協(xié)方差矩陣，最后，將無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值和協(xié)方差矩陣應(yīng)用到卡爾曼濾波中，最后，利用縮減因子對(duì)狀態(tài)估計(jì)向量進(jìn)行縮減輸出，獲得近似的最小均方差位置狀態(tài)估計(jì)，從而，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤，且跟蹤精度高，可信度高，運(yùn)算量適中。
[0042]在本申請(qǐng)中，基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法，用于實(shí)現(xiàn)三維空間內(nèi)目標(biāo)的跟蹤。如圖1所示，所述方法包括:
[0043]步驟101:在三維空間內(nèi)的球坐標(biāo)系下，獲取當(dāng)前時(shí)刻雷達(dá)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤的量測(cè)值和量測(cè)噪聲方差，根據(jù)所述量測(cè)值和所述量測(cè)噪聲方差，獲得當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)在直角坐標(biāo)系下的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值。其中，所述量測(cè)值包括距離量測(cè)值、方位角量測(cè)值和俯仰角量測(cè)值，所述量測(cè)噪聲方差包括方位角量測(cè)噪聲方差和俯仰角量測(cè)噪聲方差。
[0044]在具體實(shí)施過(guò)程中，假設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為k時(shí)刻，雷達(dá)對(duì)目標(biāo)跟蹤的量測(cè)值包括距離量測(cè)值r,,,、方位角量測(cè)值俯仰角量測(cè)值επ，雷達(dá)的量測(cè)噪聲方差包括方位角量測(cè)噪聲方差和俯仰角量測(cè)噪聲方差<，而根據(jù)距離量測(cè)值rm、方位角量測(cè)值βπ、俯仰角量測(cè)值επ、方位角量測(cè)噪聲方差和俯仰角量測(cè)噪聲方差σ?，通過(guò)無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)方法(UCM)，
將量測(cè)值由球坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到直角坐標(biāo)系下，得到直角坐標(biāo)系下的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值Ze(k)。
[0045]具體的，目標(biāo)在k時(shí)刻真實(shí)的距離r、方位角β和俯仰角ε，以及雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的量測(cè)值，具有如下關(guān)系:
rm=r + t
[0046]β,? = β +
Sm -￡ + Sm
[0047]其中，ξ,為均值為零的距離的高斯量測(cè)噪聲，β力均值為零的方位角的高斯量測(cè)噪聲，I為均值為零的俯仰角的高斯量測(cè)噪聲，ξ,、見和t三者的協(xié)方差矩陣RmS:
,~ Λ K ° °
[0048]=COY [ξ, βΜ ￡m] = O 4 O
V^ (\ (\ 2
O O σ、
[0049]由于球坐標(biāo)系下關(guān)于距離、方位角及俯仰角的真實(shí)值轉(zhuǎn)換到直角坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)X軸、y軸及z軸的值X、y及z為:
\ = / COS (/y) COS ⑷
[0050]< y = rsin(//)cos(i；)
Z = rsin(^)
[0051]貝IJ，球坐標(biāo)系下量測(cè)值轉(zhuǎn)換到直角坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)X軸、y軸及Z軸的值xm、Yffl及Zm為:
Wos(Ocos(￡'?)
[0052]■ V,sin (/y,Jcos(?；,J
Λ =/二 sin(L)
[0053]進(jìn)一步的,在真實(shí)值r, β和ε的條件下,得到xm, ym和Zm的期望如下:

【權(quán)利要求】
1.基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，所述方法包括: 在三維空間內(nèi)的球坐標(biāo)系下，獲取當(dāng)前時(shí)刻雷達(dá)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤的量測(cè)值和量測(cè)噪聲方差，根據(jù)所述量測(cè)值和所述量測(cè)噪聲方差，獲得當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)在直角坐標(biāo)系下的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值； 在最小均方誤差意義下，獲得當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值的一步預(yù)測(cè)誤差為第一預(yù)測(cè)誤差; 利用目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻在球坐標(biāo)系下的特性參數(shù)的預(yù)測(cè)估計(jì)值以及相應(yīng)估計(jì)的所述特性參數(shù)的預(yù)測(cè)方差，獲得當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差的協(xié)方差矩陣； 基于當(dāng)前時(shí)刻的協(xié)方差矩陣，以及當(dāng)前時(shí)刻機(jī)動(dòng)目標(biāo)的關(guān)于狀態(tài)估計(jì)的第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣，獲得機(jī)動(dòng)目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的卡爾曼增益，其中，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的前一時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)誤差自相關(guān)矩陣能夠獲得當(dāng)前時(shí)刻的關(guān)于狀態(tài)估計(jì)的第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣；基于當(dāng)前時(shí)刻的卡爾曼增益和第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣，獲得目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)誤差自相關(guān)矩陣； 基于當(dāng)前時(shí)刻的卡爾曼增益、第一預(yù)測(cè)誤差和一步預(yù)測(cè)狀態(tài)向量，獲得目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)向量，其中，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的前一時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)向量能夠獲得當(dāng)前時(shí)刻的一步預(yù)測(cè)狀態(tài)向量； 利用縮減因子對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)向量進(jìn)行縮減，獲得當(dāng)前時(shí)刻的縮減狀態(tài)估計(jì)向量; 通過(guò)對(duì)獲取時(shí)刻的遞推，分別獲得各獲取時(shí)刻的縮減狀態(tài)估計(jì)向量和狀態(tài)估計(jì)誤差自相關(guān)矩陣，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤。
2.如權(quán)利要求1所述的基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，所述量測(cè)值包括距離量測(cè)值、方位角量測(cè)值和俯仰角量測(cè)值，所述量測(cè)噪聲方差包括方位角量測(cè)噪聲方差和俯仰角量測(cè)噪聲方差。
3.如權(quán)利要求1所述的基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，所述獲得當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值的一步預(yù)測(cè)誤差為第一預(yù)測(cè)誤差，具體為: 基于當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)值及其一步預(yù)測(cè)值，獲得所述第一預(yù)測(cè)誤差。
4.如權(quán)利要求1所述的基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，所述獲得目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的卡爾曼增益，具體包括: 基于當(dāng)前時(shí)刻的協(xié)方差矩陣和第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣，獲得當(dāng)前時(shí)刻第一預(yù)測(cè)誤差的自相關(guān)矩陣為第一預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣； 基于當(dāng)前時(shí)刻的第一預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣和第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣，獲得目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的卡爾曼增益。
5.如權(quán)利要求1所述的基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，所述獲得當(dāng)前時(shí)刻的縮減狀態(tài)估計(jì)向量，具體為:利用第一縮減因子H1對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)向量的X方向和I方向的位置信息進(jìn)行縮減，利用第二縮減因子H2對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)估計(jì)向量的z方向的位置信息進(jìn)行縮減，獲得當(dāng)前時(shí)刻的縮減狀態(tài)估計(jì)向量，其中，%，η =e-la1' σ為方位角預(yù)測(cè)方差估計(jì)值，σ力俯仰角預(yù)測(cè)方差估計(jì)值。
6.如權(quán)利要求1所述的基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，在獲得當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差的協(xié)方差矩陣之前，還包括: 根據(jù)目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的前一時(shí)刻的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣、過(guò)程噪聲輸入矩陣、過(guò)程噪聲向量以及狀態(tài)估計(jì)誤差自相關(guān)矩陣，獲得目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的關(guān)于狀態(tài)估計(jì)的第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣。
7.如權(quán)利要求1所述的基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，在獲得當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差的協(xié)方差矩陣之前，還包括: 根據(jù)目標(biāo)在當(dāng)前時(shí)刻的前一時(shí)刻的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣和狀態(tài)估計(jì)向量，獲得目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻的一步預(yù)測(cè)狀態(tài)向量。
8.如權(quán)利要求7所述的基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，在獲得當(dāng)前時(shí)刻的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)誤差的協(xié)方差矩陣之前，還包括: 基于當(dāng)前時(shí)刻的一步預(yù)測(cè)狀態(tài)向量和第二預(yù)測(cè)誤差自相關(guān)矩陣，獲得目標(biāo)當(dāng)前時(shí)刻在球坐標(biāo)系下的特性參數(shù)的預(yù)測(cè)估計(jì)值以及相應(yīng)估計(jì)的所述特性參數(shù)的預(yù)測(cè)方差。
9.如權(quán)利要求1所述的基于去相關(guān)的無(wú)偏轉(zhuǎn)換量測(cè)的三維目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，目標(biāo)在球坐標(biāo)系下的特性參數(shù)包括距離參數(shù)、方位角參數(shù)及俯仰角參數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01S13/66GK104182609SQ201410341666
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】賈飛飛, 程婷, 趙霜葉, 向波, 蘇洲陽(yáng) 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)