專利名稱：利用多個傳感器對動態(tài)系統(tǒng)進行跟蹤的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及目標檢測及跟蹤技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用多個傳感器對動態(tài)系統(tǒng)進行跟蹤的方法及裝置。
背景技術(shù)：
對動態(tài)系統(tǒng)，尤其是車輛進行跟蹤，估計在目標跟蹤領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。由于單個傳感器提供的測量信息有限，造成跟蹤測量精度不高，定位不準。為了提高跟蹤精度，在實際應(yīng)用當中多采用多個傳感器同時對動態(tài)系統(tǒng)進行測量，然后采用集中式估計方法對跟蹤狀態(tài)進行估計。然而，多個傳感器雖然可以提高跟蹤定位的精度，但集中式估計算法的結(jié)構(gòu)決定了多個數(shù)據(jù)必須同時傳遞，否則就失去了實時性，而這一結(jié)構(gòu)特點對傳遞信號的帶寬有很高的要求。另外，由于集中式的估計方法使得計算量成指數(shù)倍增加，從而對處理器計算速度的要求也大大提高。這兩點苛刻的要求，限制了對集中式估計方法的應(yīng)用。為了克服集中式估計方法的不足，人們在實際應(yīng)用中通常采用分布式估計方法或序貫式估計方法，這兩種方法均在一定程度上降低了對帶寬和處理器的要求，特別是序貫式估計方法，只需要一個處理器依次按照測量值的到來順序，對狀態(tài)進行估計，從而大大降低了對處理器的要求。然后，在復雜的工作環(huán)境下，傳感器測量噪聲之間通常是相關(guān)的，從而傳統(tǒng)的分布式估計方法和序貫式估計方法將不能應(yīng)用。針對噪聲相關(guān)的情況，已有人對分布式估計方法進行了改進，但是，已有的方法或者是計算量復雜或者是舍棄了互相關(guān)噪聲的一些信息，從而造成估計精度下降，無法等價于集中式估計方法?；诩惺焦烙嫹椒ǖ娜秉c以及噪聲相關(guān)時分布式估計存在的不足，對序貫式估計方法進行改進使其能夠在噪聲相關(guān)的情況下進行應(yīng)用成了一個很好的選擇，目前針對噪聲相關(guān)時序貫式估計方法的改進研究還較少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種利用多個傳感器對動態(tài)系統(tǒng)進行跟蹤的方法，實現(xiàn)在傳感器噪聲相關(guān)的情況下，降低對帶寬和處理器的要求，同時提高定位精度。本發(fā)明的再一目的是，按所述利用多個傳感器對動態(tài)系統(tǒng)進行跟蹤的方法提供一種利用多個傳感器對動態(tài)系統(tǒng)進行跟蹤裝置，實現(xiàn)在傳感器噪聲相關(guān)的情況下，降低對帶寬和處理器的要求，同時提高定位精度。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案。一種利用多個傳感器對動態(tài)系統(tǒng)進行跟蹤的方法，其特征在于，包括如下步驟( I)建立動態(tài)系統(tǒng)的運動模型；(2)將所述運動模型離散化，得到離散化運動模型，所述離散化運動模型包括狀態(tài)向量及所述狀態(tài)向量的參數(shù)；
(3)利用多個傳感器同時對車輛進行測量，建立所述離散化運動模型的狀態(tài)向量的測量模型，得到測量方程；(4)對測量方程中的測量噪聲進行解相關(guān)，得到新的測量方程；(5)根據(jù)步驟(2)中的離散化運動模型及步驟(4)中的新的測量方程，利用卡爾曼濾波器對離散化運動模型中的狀態(tài)向量進行估計，并給出遞歸的序貫式估計；(6)將步驟(2)中狀態(tài)向量的參數(shù)更新，同時將當前時刻狀態(tài)向量的估計值賦給前一時刻狀態(tài)向量的估計值，轉(zhuǎn)向步驟(3)。進一步，所述步驟(I)的運動模型為
權(quán)利要求
1.一種利用多個傳感器對動態(tài)系統(tǒng)進行跟蹤的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)建立動態(tài)系統(tǒng)的運動模型；(2)將所述運動模型離散化，得到離散化運動模型，所述離散化運動模型包括狀態(tài)向量及所述狀態(tài)向量的參數(shù)；(3)利用多個傳感器同時對車輛進行測量，建立所述離散化運動模型的狀態(tài)向量的測量模型，得到測量方程；(4)對測量方程中的測量噪聲進行解相關(guān)，得到新的測量方程；(5)根據(jù)步驟(2)中的離散化運動模型及步驟(4)中的新的測量方程，利用卡爾曼濾波器對離散化運動模型中的狀態(tài)向量進行估計，并給出遞歸的序貫式估計；(6)將步驟(2)中狀態(tài)向量的參數(shù)更新，同時將當前時刻狀態(tài)向量的估計值賦給前一時刻狀態(tài)向量的估計值，轉(zhuǎn)向步驟(3 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用多個傳感器對動態(tài)系統(tǒng)進行跟蹤的方法，其特征在于， 所述步驟(I)的運動模型為雄)=/4(/)λ-(ΧΗ η (/)x(t) = [X1 (t) X2 (t) X3(t)]T其中，t為時間值，x(t)為動態(tài)模型的狀態(tài)向量，A(t)為系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，W(t)為系統(tǒng)噪聲；Xl(t)表示位置；x2(t)表示速度；x3(t)表示加速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用多個傳感器對動態(tài)系統(tǒng)進行跟蹤的方法，其特征在于， 所述的步驟(2)的所述離散化運動模型中狀態(tài)向量的表達式為x(k) = Φ (k) X (k) + Γ (k)w(k)其中，k為采樣時刻值，為正整數(shù)；x(k)為k時刻的動態(tài)模型的狀態(tài)向量，Φ(10為離散系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，Γ (k)為噪聲轉(zhuǎn)移矩陣，w(k)為離散化后的系統(tǒng)噪聲，零均值，w(k) 的協(xié)方差為Q(k)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用多個傳感器對動態(tài)系統(tǒng)進行跟蹤的方法，其特征在于， 所述的步驟(3)的測量方程為Zi(Ii) = Hi (k) X (k) +Vi (k), i = 1,2, ...,N測量噪聲Vi(k)i = 1,2,…，N是互相關(guān)的，統(tǒng)計特性為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用多個傳感器對動態(tài)系統(tǒng)進行跟蹤的方法，其特征在于， 所述的步驟(4)中對測量方程中的測量噪聲進行解相關(guān)的方法是根據(jù)各個傳感器測量噪聲的相關(guān)性矩陣S (k)，采用逐個解相關(guān)的方法處理，具體步驟包括依次將前i個傳感器的測量值疊加，得到Zi(Ar) = [r； (/!-)··■,-/(^)1 - /' = 1-2,···, N相應(yīng)的測量噪聲和測量矩陣為
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用多個傳感器對動態(tài)系統(tǒng)進行跟蹤的方法，其特征在于，所述步驟(5)進一步包括依照傳感器測量數(shù)據(jù)到來的順序進行估計，過程如下第一個傳感器測量數(shù)據(jù)到來時
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種利用多個傳感器對動態(tài)系統(tǒng)進行跟蹤的方法，其特征在于，所述步驟(6)進一步包括對步驟(2)中的狀態(tài)向量參數(shù)A (k)進行更新，同時將k時刻狀態(tài)向量的估計值賦給k-l時刻狀態(tài)向量的估計值，轉(zhuǎn)向步驟(3)。
8.一種利用多個傳感器對動態(tài)系統(tǒng)進行跟蹤的裝置，其特征在于，包括建立單元、離散化單元、構(gòu)造單元、處理單元、估計單元及更新單元所述建立單元，用于建立動態(tài)系統(tǒng)的運動模型；所述離散化單元，用于將所述運動模型離散化，得到離散化運動模型，所述離散化運動模型包括狀態(tài)向量及所述狀態(tài)向量的參數(shù)；所述構(gòu)造單元，用于利用多個傳感器同時對車輛進行測量，建立所述離散化運動模型的狀態(tài)向量的測量模型，得到測量方程；所述處理單元，用于對測量方程中的測量噪聲進行解相關(guān)，得到新的測量方程；所述估計單元，用于根據(jù)離散化運動模型及新的測量方程，利用卡爾曼濾波器對離散化運動模型中的狀態(tài)向量進行估計，并給出遞歸的序貫式估計；所述更新單元，用于將離散化單元中的狀態(tài)向量的參數(shù)更新，同時將當前時刻狀態(tài)向量的估計值賦給前一時刻狀態(tài)向量的估計值，并轉(zhuǎn)向構(gòu)造單元。
全文摘要
本發(fā)明一種利用多個傳感器對動態(tài)系統(tǒng)進行跟蹤的方法及裝置，所述方法包括①建立動態(tài)系統(tǒng)運動模型；②將運動模型離散化，得到離散化運動模型；③利用多個傳感器同時對車輛進行測量，建立離散化運動模型狀態(tài)向量測量模型，得到測量方程；④對測量方程中測量噪聲進行解相關(guān)，得到新的測量方程；⑤根據(jù)步驟②中離散化運動模型及步驟④中新的測量方程，利用卡爾曼濾波器對離散化運動模型中狀態(tài)向量進行估計，并給出遞歸序貫式估計；⑥將步驟②中狀態(tài)向量參數(shù)更新，同時將當前時刻狀態(tài)向量估計值賦給前一時刻狀態(tài)向量估計值，轉(zhuǎn)向步驟③。本發(fā)明的積極效果是實現(xiàn)在傳感器噪聲相關(guān)情況下，降低對帶寬和處理器的要求，同時提高定位精度。
文檔編號G06F17/50GK103020348SQ20121052138
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者文傳博, 劉天羽, 王致杰 申請人:上海電機學院