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一种具有图像确认的多目标跟踪方法

摘要

本发明公开了一种具有图像确认的多目标跟踪方法,用于解决现有的多目标跟踪方法精度差的技术问题。技术方案:首先由序列图像确定所跟踪目标的回波,剔除了不是当前所跟踪目标的回波和杂波;再由所确定的回波更新所跟踪目标的测量新计算,减少了多目标跟踪的测量更新误差,提高了下一时间节拍的预测精度;再根据给出的状态估计协方差阵的计算,在图像直接确定目标时,多目标跟踪的精度达到单目标雷达跟踪的精度:方位角和高低角约为1毫弧度,距离误差小于10米;当图像去掉部分杂波时,由于杂波数目减少,多目标跟踪的精度得到了显著提高。

著录项

  • 公开/公告号CN102426357A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2012-04-25

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 西北工业大学;

    申请/专利号CN201110228799.6

  • 发明设计人 史忠科;张宇;

    申请日2011-08-11

  • 分类号G01S13/66;G01S7/41;

  • 代理机构

  • 代理人

  • 地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号

  • 入库时间 2023-12-18 04:59:56

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2013-06-26

    授权

    授权

  • 2012-06-06

    实质审查的生效 IPC(主分类):G01S13/66 申请日:20110811

    实质审查的生效

  • 2012-04-25

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及一种多目标跟踪方法,特别是涉及一种具有图像确认的多目标跟踪方法。

背景技术

多目标跟踪技术在军用及民用领域均有广泛的应用,可用于空中目标检测、跟踪 与攻击,空中导弹防御,空中交通管制,港口和海洋监视等。近些年来,随着战场环 境的改变,对抗和反对抗技术的发展,产生了背景强杂波、低信噪比、低检测概率和 高虚警率等一系列问题,对多目标跟踪方法的精度和准确性提出了更高的要求。

多目标跟踪的目的是将探测器所接收到的量测对应不同的信息源,形成不同观测 集合或轨迹,根据轨迹估计被跟踪目标的数目以及每一目标的运动参数,实现对多个 目标的跟踪。用于多目标状态估计的基本滤波方法有α-β滤波、α-β-γ滤波、卡尔曼滤 波、扩展卡尔曼滤波、高斯和近似、最优非线性滤波、粒子滤波和自适应滤波等。α-β 和α-β-γ滤波器由于结构简单,计算量小,在早期计算机资源短缺时应用很广。卡尔 曼滤波是多目标跟踪的一种基本方法,但是需要知道系统的精确数学模型,并且只适 用于线性系统,限制了算法的应用。扩展卡尔曼滤波将卡尔曼滤波理论扩展到非线性 领域,用一个高斯分布来近似状态的条件概率分布;而当近似条件不满足时,高斯和 滤波器则用一个高斯分布的加权和来近似状态的条件概率分布。最优非线性滤波使用 Makov转移概率来描述目标的动力学过程,具有很好的特性,但是计算量较大,因此 一直没有得到广泛应用。粒子滤波采用随机采样,由于计算量太大和粒子退化问题, 不适合实际应用。为了改进粒子滤波,无迹卡尔曼滤波采用确定性采样,使得采样的 粒子点个数减少,避免了粒子滤波中的粒子点退化问题,因此其应用领域很广。自适 应滤波方法通过对目标机动的检测,实时调整滤波器参数或增加滤波器的状态,使滤 波器实时适应目标运动,特别适合对机动目标的跟踪。

在多目标跟踪问题中,文献“史忠科,Kalman滤波新结构及其在目标跟踪中的应 用.自动化学报,1994,Vol.20,No.5,pp.605-609”公开了一种单目标的离散化模型

x(k+1)=Ф(k+1,k)x(k)+Λ(k)w(k),

式中,x=xx·x··yy·y··zz·z··T为状态向量,(x,y,z)为目标在地面参考直角坐 标系下的位置坐标;

w(k)为状态噪声向量,

Ф(k+1,k)=diag[Ф1,Ф1,Ф1]为状态转移矩阵,

Λ(k)=kT(k+1)TΦ(k+1,τ)Γ(τ)=Λ1TΛ1TΛ1TT,

Γ(t)为系统噪声的系数矩阵,Γ=Γ1TΓ1TΓ1TT,Γ1=[0 0 1]T

Φ1=1T12T201T001,Λ1=16T312T2T,T为采样周期,

观测方程为

y(k)=H(k)x(k)+v(k),

式中,y(k)为观测向量,H(k)为观测矩阵,v(k)为观测噪声向量, 跟踪估计方法为:

xi(k/k)=xi(k/k-1)+Gi(k){Σj=1mλij(k)zi(k)-gi[xi(k/k-1)]}

Pi(k/k)=Pi(k/k-1)-Pi(k/k-1)HiT(k)Si-1(k)Hi(k)Pi(k/k-1)+

Gi(k)[Σj=1mλi,j(k)Δi,j(k)Δi,jT(k)-Δi(k)ΔiT(k)]GiT(k)

Si(k)=Hi(k)Pi(k/k-1)HiT(k)+Ri(k)

式中,下标i代表第i个目标的状态或测量值,

xi(k/k)为第i个目标kT时刻状态的滤波值,

xi(k/k-1)为第i个目标kT时刻状态的一步预测值,

λij(k)为权系数,

gi为观测向量,

zi为gi的实际测量值,

Pi(k/k)为状态估计误差的协方差阵,

Si(k)为新息向量的方差阵,

Ri(k)为观测误差的方差阵,

定义Δi,j(k)为第j个候选回波新息向量,且

Δi,j(k)=zi,j(k)-gi[xi(k/k-1)],

而Δi(k)为Δi,j(k)的加权和,即

Δi(k)=Σj=1mλi,j(k)Δi,j(k),

多目标跟踪技术大致可分为目标状态估计和数据关联两个主要方面。一般单目标 跟踪的精度为:方位角和高低角约为1毫弧度,距离误差小于10米。而多目标跟踪时, 在目标状态估计的新息计算中,所考虑的候选回波不仅来自被跟踪的多个目标,而且 还来自不在跟踪之列的其他目标、杂波、虚警以及射频干扰等,这些与跟踪目标无关 的虚假回波会造成新息的不确定或错误,使得跟踪时误差成倍增加,一般在两倍以上, 不仅影响了跟踪精度,导致下一时间节拍的预测误差增大,误差的不断积累又会导致 目标丢失。

发明内容

为了克服现有的多目标跟踪方法精度差的不足,本发明提供一种具有图像确认的 多目标跟踪方法,该方法在多目标跟踪的测量更新中,通过序列图像确定的有关参数 确认回波,分三种情况断定是否为某个跟踪的目标,直接剔除与跟踪目标无关的回波, 从而减少回波个数,可以提高多目标跟踪的精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案:一种具有图像确认的多目标跟踪方 法,其特点是包括下述步骤:

(1)根据所跟踪第i个目标的距离、高低角、方位角、速度、回波信息,高速获 取序列图像,通过序列图像处理获得目标的距离、高低角、方位角、速度、回波信息, 计算

e=kv(vi-vim)2+kαiim)2+kβiim)2+kr(ri-rim)2

如果e>ed,则该回波不是当前所跟踪的目标;

式中,vi是当前跟踪目标的速度,αi是当前跟踪目标的高低角,βi是当前跟踪目标的 方位角,ri是当前跟踪目标斜距,vim是序列图像确定的目标速度,αim是序列图像确定 的目标高低角,βim是序列图像确定的目标方位角,rim是序列图像确定的目标斜距, kv,kα,kβ,kr为设定的参数;ed是设定阈值;

(2)所跟踪第i个目标的测量新计算为

式中,xi为9维状态向量,xi=xix·ix··iyiy·iy··iziz·iz··iT,

gi是3、6或9维观测向量,如果雷达只能测量斜距ri、高低角αi、方位角βi时, gi=[riαiβi]T;如果雷达能够测量到速度项,则gi=rir·iαiα·iβiβ·iT;如果 雷达能够测量到加速度项,则gi=rir·ir··iαiα·iα··iβiβ·iβ··iT;

式中,下标i代表第i个目标的状态或测量值,

xi(k/k)为第i个目标kT时刻状态的滤波值,

xi(k/k-1)为第i个目标kT时刻状态的一步预测值,

λij(k)为权系数,

gi为观测向量,

zi为gi的实际测量值,

Pi(k/k)为状态估计误差的协方差阵,

Si(k)为新息向量的方差阵,

Ri(k)为观测误差的方差阵,

定义Δi,j(k)为第j个候选回波新息向量,且

Δi,j(k)=zi,j(k)-gi[xi(k/k-1)],

而Δi(k)为Δi,j(k)的加权和,即

Δi(k)=Σj=1mλi,j(k)Δi,j(k),

系数矩阵

p1=xixi2+yi2+zi2

p2=yixi2+yi2+zi2

p3=zixi2+yi2+zi2

p4=-xizi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2

p5=-yizi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2

p6=xi2+yi2(xi2+yi2+zi2)

p7=yixi2+yi2

p8=-xixi2+yi2

h21=x·ixi2+yi2+zi2-xi(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32

h24=y·ixi2+yi2+zi2-yi(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32

h27=z·ixi2+yi2+zi2-zi(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32

h31=x··ixi2+yi2+zi2-xi(x·i2+y·i2+z·i2+xix··i+yiy··i+ziz··i)(xi2+yi2+zi2)32

-2x·i(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32+3xi(xix·i+yiy·i+ziz·i)2(xi2+yi2+zi2)52

h32=2x·ixi2+yi2+zi2-2xi(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32

h34=y··ixi2+yi2+zi2-yi(x·i2+y·i2+z·i2+xix··i+yiy··i+ziz··i)(xi2+yi2+zi2)32

-2y·i(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32+3yi(xix·i+yiy·i+ziz·i)2(xi2+yi2+zi2)52

h35=2y·ixi2+yi2+zi2-2yi(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32

h37=z··ixi2+yi2+zi2-zi(x·i2+y·i2+z·i2+xix··i+yiy··i+ziz··i)(xi2+yi2+zi2)32

-2z·i(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32+3zi(xix·i+yiy·i+ziz·i)2(xi2+yi2+zi2)52

h38=2z·ixi2+yi2+zi2-2zi(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32

h51=2xiz·i-x·izi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2-(xi2z·i+yi2z·i-xix·izi-yiy·izi)[xi(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2xixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

h54=2yiz·i-y·izi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2-(xi2z·i+yi2z·i-xix·izi-yiy·izi)[yi(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2yixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

h57=-xix·i+yiy·i(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2-(xi2z·i+yi2z·i-xix·izi-yiy·izi)[2zixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

h61=x·iz·i-x··izi+2xiz··i(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2+(xix·iz·i-x·i2zi-xix··izi+yiy·iz·i-y·i2zi-yiy··izi+xi2z··i+yi2z··i)

[xi(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2xixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

h62=xiz·i+2x·izi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2

h63=-yizi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2

h64=y·iz·i-y·i2zi-y··izi+2yiz··i(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2+(xix·iz·i-x·i2zi-xix··izi+yiy·iz·i-y·i2zi-yiy··izi+xi2z··i+yi2z··i)

[yi(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2yixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

h65=yiz·i-2y·izi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2-(xi2z·i+yi2z·i-xix·izi-yiy·izi)[yi(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2yixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

+yizi[xix·i+yiy·i(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2xix·i+2yiy·i+2ziz·ixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

h66=-xizi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2

h67=-x·i2-xix··i-y·i2-yiy··i(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2-(xix·iz·i-x·i2zi-xix··izi+yiy·iz·i-y·i2zi-yiy··izi+xi2z··i+yi2z··i)[2zixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

+(xix·i+yiy·i)[xix·i+yiy·i(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2xix·i+2yiy·i+2ziz·ixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

+(xi2z·i+yi2z·i-xix·izi-yiy·izi)[2zi(xix·i+yiy·i)(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)2-2z·ixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2+4zixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)3]

h68=xix·i+yiy·i(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2-(xi2z·i+yi2z·i-xix·izi-yiy·izi)[2zixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

-(xi2+yi2)[xix·i+yiy·i(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2xix·i+2yiy·i+2ziz·ixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

h69=xi2yi2(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2

h81=-y·ixi2+yi2-2xi(x·iyi-xiy·i)(xi2+yi2)2

h84=-x·ixi2+yi2-2yi(x·iyi-xiy·i)(xi2+yi2)2

h91=-y··ixi2+yi2-2xi(x··iyi-xiy··i)(xi2+yi2)2+2y·i(xix·i+yiy·i)-2x·i(x·iyi-xiy·i)(xi2+yi2)2+8xi(x·iyi-xiy·i)(xix·i+yiy·i)(xi2+yi2)3

h92=-2yi(xix·i+yiy·i)+2xi(x·iyi-xiy·i)(xi2+yi2)2

h94=x··ixi2+yi2-2yi(x··iyi-xiy··i)(xi2+yi2)2-2x·i(xix·i+yiy·i)+2y·i(x·iyi-xiy·i)(xi2+yi2)2-8yi(x·iyi-xiy·i)(xix·i+yiy·i)(xi2+yi2)3

h95=-2xi(xix·i+yiy·i)+2yi(x·iyi-xiy·i)(xi2+yi2)3

初始条件为x(0/0);

(3)状态估计的协方差阵为

Pi(k/k)=Pi0(k/k)+Pik(k/k)+Paz+Pal

式中,Paz和Pal分别为雷达转台方位角和高低角转动误差的方差阵,为仅接收 到一个回波时状态估计的协方差阵,而定义为:

和Pi(k/k)按照以下原则计算:

当仅接收到一个回波且图像未起作用时,

Pi0(k/k)=Pi0=Pi(k/k-1)-Pi(k/k-1)HiT(k)Si-1(k)Hi(k)Pi(k/k-1)

Pi(k/k)=Pi0+Paz+Pal

当由图像直接确认目标且无相应雷达回波时,协方差与雷达转台无关,则

Pi(k/k)=Pimg_ctr+Pimg_az+Pimg_al

式中,Pimg_ctr为目标中心估计误差的方差阵,Pimg_az为支撑图像系统云台方位角测量误 差的方差阵,Pimg_al为支撑图像系统云台高低角测量误差的方差阵;

当由图像直接确认目标且有相应雷达回波时,则

Pi-1(k/k)=(Pimg_ctr+Pimg_az+Pimg_al)-1+(Pi0+Paz+Pal)-1

初始条件为Pi(0/0)。

本发明的有益效果是:由序列图像确定所跟踪目标的回波,剔除了不是当前所跟 踪目标的回波和杂波;由所确定的回波更新所跟踪目标的测量新计算,减少了多目标 跟踪的测量更新误差,提高了下一时间节拍的预测精度;根据给出的状态估计协方差 阵的计算,在图像直接确定目标时,多目标跟踪的精度达到单目标雷达跟踪的精度: 方位角和高低角约为1毫弧度,距离误差小于10米;当图像去掉部分杂波时,由于杂 波数目减少,多目标跟踪的精度得到了显著提高。

下面结合实施例对本发明作详细说明。

具体实施方式

1、根据所跟踪第i个目标的距离、高低角、方位角、速度、回波信息,高速获取 序列图像,通过序列图像处理获得目标的距离、高低角、方位角、速度、回波信息, 计算

e=kv(vi-vim)2+kαiim)2+kβiim)2+kr(ri-rim)2

如果e>ed,则该回波不是当前所跟踪的目标;

式中,vi是当前跟踪目标的速度,αi是当前跟踪目标的高低角,βi是当前跟踪目标的 方位角,ri是当前跟踪目标斜距,vim是序列图像确定的目标速度,αim是序列图像确 定的目标高低角,βim是序列图像确定的目标方位角,rim是序列图像确定的目标斜距, kv,kα,kβ,kr为设定的参数;ed是设定阈值;

2、所跟踪第i个目标的测量新计算为

式中,xi为9维状态向量,xi=xix·ix··iyiy·iy··iziz·iz··iT,

gi可以为3、6、或9维观测向量,如果雷达只能测量斜距ri、高低角αi、方位角βi时, gi=[riαiβi]T;如果雷达能够测量到速度项,则gi=rir·iαiα·iβiβ·iT;如果 雷达能够测量到加速度项,则gi=rir·ir··iαiα·iα··iβiβ·iβ··iT;

式中,下标i代表第i个目标的状态或测量值,xi(k/k)为第i个目标kT时刻状态的滤波 值,xi(k/k-1)为第i个目标kT时刻状态的一步预测值,λij(k)为权系数,gi为观测向量, zi为gi的实际测量值,Pi(k/k)为状态估计误差的协方差阵, Si(k)为新息向量的方差阵

Si(k)=Hi(k)Pi(k/k-1)HiT(k)+Ri(k)

式中,Ri(k)为观测误差的方差阵,

系数矩阵

p1=xixi2+yi2+zi2

p2=yixi2+yi2+zi2

p3=zixi2+yi2+zi2

p4=-xizi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2

p5=-yizi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2

p6=xi2+yi2(xi2+yi2+zi2)

p7=yixi2+yi2

p8=-xixi2+yi2

h21=x·ixi2+yi2+zi2-xi(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32

h24=y·ixi2+yi2+zi2-yi(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32

h27=z·ixi2+yi2+zi2-zi(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32

h31=x··ixi2+yi2+zi2-xi(x·i2+y·i2+z·i2+xix··i+yiy··i+ziz··i)(xi2+yi2+zi2)32

-2x·i(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32+3xi(xix·i+yiy·i+ziz·i)2(xi2+yi2+zi2)52

h32=2x·ixi2+yi2+zi2-2xi(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32

h34=y··ixi2+yi2+zi2-yi(x·i2+y·i2+z·i2+xix··i+yiy··i+ziz··i)(xi2+yi2+zi2)32

-2y·i(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32+3yi(xix·i+yiy·i+ziz·i)2(xi2+yi2+zi2)52

h35=2y·ixi2+yi2+zi2-2yi(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32

h37=z··ixi2+yi2+zi2-zi(x·i2+y·i2+z·i2+xix··i+yiy··i+ziz··i)(xi2+yi2+zi2)32

-2z·i(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32+3zi(xix·i+yiy·i+ziz·i)2(xi2+yi2+zi2)52

h38=2z·ixi2+yi2+zi2-2zi(xix·i+yiy·i+ziz·i)(xi2+yi2+zi2)32

h51=2xiz·i-x·izi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2-(xi2z·i+yi2z·i-xix·izi-yiy·izi)[xi(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2xixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]h54=2yiz·i-y·izi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2-(xi2z·i+yi2z·i-xix·izi-yiy·izi)[yi(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2yixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

h57=-xix·i+yiy·i(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2-(xi2z·i+yi2z·i-xix·izi-yiy·izi)[2zixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

h61=x·iz·i-x··izi+2xiz··i(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2+(xix·iz·i-x·i2zi-xix··izi+yiy·iz·i-y·i2zi-yiy··izi+xi2z··i+yi2z··i)

[xi(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2xixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

h62=xiz·i+2x·izi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2

h63=-yizi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2

h64=y·iz·i-y·i2zi-y··izi+2yiz··i(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2+(xix·iz·i-x·i2zi-xix··izi+yiy·iz·i-y·i2zi-yiy··izi+xi2z··i+yi2z··i)

[yi(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2yixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

h65=yiz·i-2y·izi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2-(xi2z·i+yi2z·i-xix·izi-yiy·izi)[yi(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2yixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

+yizi[xix·i+yiy·i(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2xix·i+2yiy·i+2ziz·ixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

h66=-xizi(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2

h67=-x·i2-xix··i-y·i2-yiy··i(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2-(xix·iz·i-x·i2zi-xix··izi+yiy·iz·i-y·i2zi-yiy··izi+xi2z··i+yi2z··i)[2zixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

+(xix·i+yiy·i)[xix·i+yiy·i(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2xix·i+2yiy·i+2ziz·ixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

+(xi2z·i+yi2z·i-xix·izi-yiy·izi)[2zi(xix·i+yiy·i)(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)2-2z·ixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2+4zixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)3]

h68=xix·i+yiy·i(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2-(xi2z·i+yi2z·i-xix·izi-yiy·izi)[2zixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]

-(Xi2+yi2)[xix·i+yiy·i(xi2+yi2)32(xi2+yi2+zi2)+2xix·i+2yiy·i+2ziz·ixi2+yi2(xi2+yi2+zi2)2]h69=xi2yi2(xi2+yi2+zi2)xi2+yi2

h81=-y·ixi2+yi2-2xi(x·iyi-xiy·i)(xi2+yi2)2

h84=-x·ixi2+yi2-2yi(x·iyi-xiy·i)(xi2+yi2)2

h91=-y··ixi2+yi2-2xi(x··iyi-xiy··i)(xi2+yi2)2+2y·i(xix·i+yiy·i)-2x·i(x·iyi-xiy·i)(xi2+yi2)2+8xi(x·iyi-xiy·i)(xix·i+yiy·i)(xi2+yi2)3

h92=-2yi(xix·i+yiy·i)+2xi(x·iyi-xiy·i)(xi2+yi2)2

h94=x··ixi2+yi2-2yi(x··iyi-xiy··i)(xi2+yi2)2-2x·i(xix·i+yiy·i)+2y·i(x·iyi-xiy·i)(xi2+yi2)2-8yi(x·iyi-xiy·i)(xix·i+yiy·i)(xi2+yi2)3

h95=-2xi(xix·i+yiy·i)+2yi(x·iyi-xiy·i)(xi2+yi2)3

初始条件为x(0/0);

3、状态估计的协方差阵为

Pi(k/k)=Pi0(k/k)+Pik(k/k)+Paz+Pal

假设雷达转台方位角和高低角转动误差的方差阵为Paz+Pal=0.002I,I为单位阵,则状 态估计的协方差阵为:

Pi(k/k)=Pi0(k/k)+Pik(k/k)+0.002I

其中定义为:

Δi,j(k)为第j个候选回波信息向量

Δi,j(k)=zi,j(k)-gi[xi(k/k-1)]

而Δi(k)为Δi,j(k)的加权和,即

Δi(k)=Σj=1mλi,j(k)Δi,j(k)

和Pi(k/k)按照以下原则计算:

当仅接收到一个回波且图像未起作用时,

Pi0(k/k)=Pi0=Pi(k/k-1)-Pi(k/k-1)HiT(k)Si-1(k)Hi(k)Pi(k/k-1)

Pi(k/k)=Pi0+Paz+Pal=Pi0+0.002I

当由图像直接确认目标且无相应雷达回波时,协方差与雷达转台无关,假设支撑图像系统云 台方位角和高低角测量误差的方差阵Pimg_az+Pimg_al=0.0015I,则

Pi(k/k)=Pimg_ctr+img_az+Pimg_al=Pimg_ctr+0.0015I

当由图像直接确认目标且有相应雷达回波时,

Pi-1(k/k)=(Pimg_ctr+Pimg_az+Pimg_al)-1+(Pi0+Paz+Pal)-1

=(Pimg_ctr+0.0015I)-1+(Pi0+0.002I)-1

初始条件为Pi(0/0)。

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