利索能及
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专利号: 2022112328948
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于去偏量测矩阵的线性序贯雷达目标跟踪方法,具体技术方案如下:假设k‑1时刻的目标状态估计为 相应的估计误差协方差为P(k‑1);k时刻相控阵雷达获得的量测信息包括距离量测rm(k)、俯仰角θm(k)、方位角 以及径向速度量测其中,量测噪声 和 是零均值加性高斯白噪声,量测方差分别为 和 距离量测和径向速度量测误差之间的相关系数为ρ;基于去偏量测矩阵的线性序贯雷达目标跟踪方法从k‑1时刻到k时刻的滤波步骤如下:步骤1:为减弱量测与目标位置状态之间的强非线性关系,按如下方式构建伪量测;

步骤2:按如下方式对应进行无偏量测转换和去偏量测转换;

步骤3:按照下式计算k时刻目标的状态预测;

其中,F(k‑1)为k‑1时刻的转移矩阵, 为k‑1时刻的状态估计,G(k‑1)为噪声驱动矩阵, 为过程噪声的均值,xp(k),yp(k),zp(k)分别为在x,y,z方向上的预测位置,分别为在x,y,z方向上的预测速度, 分别为在x,y,z方向上的预测加速度;

预测估计误差协方差表示为:

T T

Pp(k)=F(k‑1)P(k‑1)F(k‑1)+G(k‑1)Q(k‑1)G(k‑1)        (4)T其中,(·) 为矩阵的转置运算,P(k‑1)为k‑1时刻的状态估计误差协方差矩阵,Q(k‑1)为过程噪声协方差矩阵;

步骤4:基于位置量测信息的线性卡尔曼滤波;

pos pos T pos ‑1

K (k)=Pp(k)[H (k)][S (k)]         (6)pos pos pos

P (k)=[I‑K (k)H (k)]Pp(k)           (8)其中, 为无偏量测转换后的位置量测向量, 为去相关无偏量测转换后pos位置量测向量的误差协方差矩阵,H (k)为目标运动状态向量与位置量测之间的线性量测矩阵,具体表达式如下:其中 中各元素的具体表达形式如下式(12)—(17):其中,rp,θp, 由笛卡尔坐标系的预测值得到,为了推导简洁在表达式中省略掉时刻k,其中预测误差方差 由雅可比变换矩阵和笛卡尔坐标系的预测估计误差协方差矩阵Pp(k)计算得到,其中的预测信息可通过如下方法得到:距离的预测值及其方差:

方位角的预测值及其方差:

俯仰角的预测值及其方差:

步骤5:基于去相关去偏伪量测的线性序贯卡尔曼滤波;

其中, 为线性序贯滤波的去偏量测矩阵,其表达式如式(30)所示,εdduc(k)和分别为经过去相关去偏处理后的伪量测及其误差协方差,具体表达式分别如式pos(31),(33)所示; 和P(k)为当前时刻k线性序贯卡尔曼滤波的输出结果, 和P(k)为当前k时刻位置滤波的滤波结果,其具体表达式分别如式(28),(29)所示:其中,式(31)中的 为εdduc(k)相对应的量测误差,其均值与统计特性的具体表达式如式(32)—(35)所示:将式(32),(34),(35)代入(33)式中,进一步计算得到误差协方差 ;其中式(35)pos中P (k)各分量如式(29)所示,式(34)中 和 分别式(36),(37)所示:其中,式(37)中 各元素的具体表达形式如下式(38)—(40)所示:其中,上式(38)—(40)中的预测信息可通过式(20)—(23)获得;

步骤7:由式(26),(27)分别得到序贯滤波的滤波结果 P(k),其作为下一时刻的滤波输入进入下一迭代循环中。