1.一种针对机动目标的无人机鲁棒化跟踪方法,其特征在于,包括以下几个步骤:步骤一:建立UAV进行单机动目标跟踪时的学生t分布跳变马尔可夫模型,该模型包括系统状态转移方程xk=f(xk‑1,rk)+wk‑1(rk)和传感器观测方程zk=h(xk)+vk,其中下标k代表数据来源第k个离散采样时刻,zk为观测量,xk为目标状态变量,f(·)和h(·)分别为目标的系统函数和UAV的传感器观测函数,rk为模型变量;
用p(·)代表概率密度函数,Std(·)为学生t分布函数符号,过程噪声wk‑1(rk)和观测噪声vk分别服从学生t分布,即p(wk‑1(rk))=Std(wk|0,Qk‑1(rk),υw)和p(vk)=Std(vk|0,Rk,υv),其中Qk‑1(rk)和Rk分别为过程噪声和观测噪声的尺度化矩阵,υw和υv分别为过程噪声和观测噪声的自由度参数;认为任意第r个子模型的状态的k时刻模型先验概率密度函数和k时刻模型后验概率密度函数p(xk|z1:k)=Std(xk|r
mk,Pk,υ)均为学生t分布函数,其中 和mk、 和Pk、υ和υ分别为各自学生t分布的均值、尺度化矩阵和自由度参数;
步骤二:计算各个目标动力学子模型间的混合概率,它代表k‑1时刻子模型为模型r而k时刻为模型s的概率,可按下式计算:其中πrs表征在k‑1时刻到k时刻由模型r切换为模型s的概率, 为第r个子模型在k时刻的模型先验概率, 为一个归一化常量;
基于学生t分布进行交互,计算混合的学生t分布 的均值 尺度化
0s
矩阵 和自由度参数υ 分别如下:
0s r
υ =υ (4)步骤三:对交互后的服从学生t分布的系统状态进行预测,计算学生t分布中均值的预测值 尺度化矩阵的预测值 和自由度参数的预测值s
υ,具体如下:
s 0s
υ=υ (7)
步骤四:对服从学生t分布的系统状态进行量测更新,具体包含如下子步骤:
4.1计算第s个子模型的边缘化观测似然函数 的均值 自相关尺度化矩阵 和互相关尺度化矩阵 具体为:
4.2计算滤波增益 和自由度参数 即其中,d为观测量zk的维数;
4.3计算第s个子模型所对应的模型后验概率密度函数p(xk|rk=s,z1:k)的均值 和尺度化矩阵 具体为:
4.4用矩信息匹配法优化均值 和尺度化矩阵 得到新的均值 和尺度化矩阵 具体为:
步骤五:基于学生t分布更新子模型的模型后验概率 如下:其中,似然函数 的求取可通过计算第s个子模型的边缘化观测似然函s
数p(zk|z1:k‑1)得到,即只需计算 这一标准学生t分布概率密度函数;
步骤六:利用更新的模型后验概率 与步骤四中的均值 和尺度化矩阵 融合各个子模型的鲁棒估计结果并进行输出,可以得到k时刻融合的均值mk和尺度化矩阵Pk如下:步骤七:回到步骤二重新依次执行,直至目标跟踪结束。