一种目标运动轨迹模拟方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的目标运动轨迹模拟方法和装置，通过分析目标运动轨迹对应的加速度曲线中的是否存在加速度突变点，判断目标运动轨迹是否符合实际目标的机动能力；并利用一阶惯性环节对存在加速度突变点的加速度曲线进行平滑处理，最终得到符合实际目标的机动能力的目标运动轨迹。本方案通过一阶惯性环节消除了加速度跳变的点，实现了准确模拟真实目标的运动能力，进而可以准确验证目标跟踪系统对目标的跟踪性能。

【技术实现步骤摘要】
一种目标运动轨迹模拟方法和装置
本专利技术涉及目标跟踪系统的跟踪性能验证领域，更具体地说，涉及一种目标运动轨迹模拟方法和装置。
技术介绍
传统的目标运动轨迹模拟方法，通常采用速度为常值(CV模型，ConstantVelocityModel)、加速度为常值(CA模型，ConstantAccelerationModel)以及加速度变化率为常值的目标运动模型，来构造目标运动轨迹，作为目标跟踪系统(例如雷达目标跟踪系统)的输入，以验证目标跟踪系统是否能够实现对目标的跟踪。飞行目标在空中的运动轨迹是四维空间中的一条连续光滑的曲线，不仅要满足空间上的连续性，还要满足时间上的连续性，即飞行器的速度和加速度必须连续，同时还应符合基本的运动轨迹。但是，采用传统的方法来模拟目标运动轨迹时，容易出现一些加速度变化剧烈的点(即“奇点”)，比如在模拟“几型”运动轨迹(如图1)时，如果出现速度方向迅速改变时，如图2所示，就会出现加速度跳变的现象，如图3所示。即传统的目标运动轨迹模拟方法不能充分考虑实际工程中目标运动能力的问题，会出现加速度跳变的点，因此不能模拟真实目标的运动能力，进而不能准确验证目标跟踪系统对目标的跟踪性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种目标运动轨迹模拟方法和装置，欲消除加速度跳变的点，实现准确模拟真实目标的运动能力，进而达到准确验证目标跟踪系统对目标的跟踪性能的目的。为了实现上述目的，现提出的方案如下：一种目标运动轨迹模拟方法，包括：步骤S11：获取第一目标运动轨迹以及与所述第一目标运动轨迹对应的第一加速度曲线；步骤S12：判断所述第一加速度曲线是否存在加速度突变点，如果不存在，则执行步骤S13，如果存在，则执行步骤S14；步骤S13：将所述第一目标运动轨迹作为目标运动轨迹输出；步骤S14：利用一阶惯性环节对所述第一加速度曲线进行平滑处理，得到第二加速度曲线；步骤S15：进行两次积分得到与所述第二加速度曲线对应的第二目标运动轨迹；步骤S16：判断所述第二目标运动轨迹与预设目标运动轨迹是否一致，若不一致，则修改所述一阶惯性环节的参数，执行步骤S14，若一致，则执行步骤S17；步骤S17：将所述第二目标运动轨迹作为目标运动轨迹输出。优选的，所述获取第一目标运动轨迹以及与所述第一目标运动轨迹对应的第一加速度曲线，具体包括：接收用户输入的所述预设目标运动轨迹；根据所述预设目标运动轨迹和反推速度法，计算得到与所述预设目标运动轨迹对应的速度曲线；进行一次积分得到与所述速度曲线对应的所述第一目标运动轨迹；如果所述第一目标运动轨迹与所述预设目标运动轨迹一致，则进行一次微分得到与所述速度曲线对应的所述第一加速度曲线。优选的，所述预设目标运动轨迹为：几型、蛇形、圆周形或交叉型。一种目标运动轨迹模拟装置，包括：获取单元，用于获取第一目标运动轨迹以及与所述第一目标运动轨迹对应的第一加速度曲线；第一判断单元，用于判断所述第一加速度曲线是否存在加速度突变点，如果不存在，则转入执行第一输出单元，如果存在，则转入执行平滑处理单元；所述第一输出单元，用于将所述第一目标运动轨迹作为目标运动轨迹输出；所述平滑处理单元，用于利用一阶惯性环节对所述第一加速度曲线进行平滑处理，得到第二加速度曲线；第一积分单元，用于进行两次积分得到与所述第二加速度曲线对应的第二目标运动轨迹；第二判断单元，用于判断所述第二目标运动轨迹与预设目标运动轨迹是否一致，若不一致，则修改所述一阶惯性环节的参数，转入执行所述平滑处理单元，若一致，则转入执行第二输出单元；所述第二输出单元，用于将所述第二目标运动轨迹作为目标运动轨迹输出。优选的，所述获取单元，具体包括：接收子单元，用于接收用户输入的所述预设目标运动轨迹；计算子单元，用于根据所述预设目标运动轨迹和反推速度法，计算得到与所述预设目标运动轨迹对应的速度曲线；积分子单元，用于进行一次积分得到与所述速度曲线对应的所述第一目标运动轨迹；微分子单元，用于如果所述第一目标运动轨迹与所述预设目标运动轨迹一致，则进行一次微分得到与所述速度曲线对应的所述第一加速度曲线。优选的，所述预设目标运动轨迹为：几型、蛇形、圆周形或交叉型。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：上述技术方案提供的目标运动轨迹模拟方法和装置，通过分析目标运动轨迹对应的加速度曲线中的是否存在加速度突变点，判断目标运动轨迹是否符合实际目标的机动能力；并利用一阶惯性环节对存在加速度突变点的加速度曲线进行平滑处理，最终得到符合实际目标的机动能力的目标运动轨迹。本方案通过一阶惯性环节消除了加速度跳变的点，实现了准确模拟真实目标的运动能力，进而可以准确验证目标跟踪系统对目标的跟踪性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为传统目标运动轨迹模拟方法模拟得到的“几型”运动轨迹示意图；图2为图1所示“几型”运动轨迹对应的速度曲线示意图；图3为图1所示“几型”运动轨迹对应的加速度曲线示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种目标运动轨迹模拟方法的流程图；图5为利用本实施例提供的目标运动轨迹模拟方法得到的“几型”运动轨迹示意图；图6为图5所示“几型”运动轨迹对应的速度曲线；图7为图5所示“几型”运动轨迹对应的加速度曲线；图8为本专利技术实施例提供的一种目标运动轨迹模拟装置的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图4，示出本实施例提供的一种目标运动轨迹模拟方法的流程图，该方法包括：步骤S11：获取第一目标运动轨迹以及与所述第一目标运动轨迹对应的第一加速度曲线。第一目标运动轨迹可以是通过传统目标运动轨迹模拟方法得到的。根据牛顿运动学定律，加速度的积分得到速度，速度的积分得到位置，模拟目标运动轨迹，可以通过反推方法，即对位置进行微分获得速度，对速度微分获得加速度。步骤S12：判断所述第一加速度曲线是否存在加速度突变点，如果不存在，则执行步骤S13，如果存在，则执行步骤S14；步骤S13：将所述第一目标运动轨迹作为目标运动轨迹输出；步骤S14：利用一阶惯性环节对所述第一加速度曲线进行平滑处理，得到第二加速度曲线；通过分析第一加速度曲线是否存在加速度突变点，来确定第一加速度曲线对应的第一目标运动轨迹是否符合实际目标的机动能力，如果符合则可以不做处理直接将第一目标运动轨迹作为目标运动轨迹输出，以验证目标跟踪系统对目标的跟踪性能；如果不符合，则利用一阶惯性环节对该第一加速度曲线进行平滑处理。一阶惯性环节可以使阶跃信号变为缓变的信号，使信号过度过程更加平滑，即当输入量发生突变时，输出量按照指数规律逐渐变化，不进行突变。一阶惯性环节为现有技术本实施例不再赘述。步骤S15：进行两次积分得到与所述第二加速度曲线对应的第二目标运动轨迹；步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种目标运动轨迹模拟方法，其特征在于，包括：步骤S11：获取第一目标运动轨迹以及与所述第一目标运动轨迹对应的第一加速度曲线；步骤S12：判断所述第一加速度曲线是否存在加速度突变点，如果不存在，则执行步骤S13，如果存在，则执行步骤S14；步骤S13：将所述第一目标运动轨迹作为目标运动轨迹输出；步骤S14：利用一阶惯性环节对所述第一加速度曲线进行平滑处理，得到第二加速度曲线；步骤S15：进行两次积分得到与所述第二加速度曲线对应的第二目标运动轨迹；步骤S16：判断所述第二目标运动轨迹与预设目标运动轨迹是否一致，若不一致，则修改所述一阶惯性环节的参数，执行步骤S14，若一致，则执行步骤S17；步骤S17：将所述第二目标运动轨迹作为目标运动轨迹输出。

【技术特征摘要】
1.一种目标运动轨迹模拟方法，其特征在于，包括：步骤S11：获取第一目标运动轨迹以及与所述第一目标运动轨迹对应的第一加速度曲线；步骤S12：判断所述第一加速度曲线是否存在加速度突变点，如果不存在，则执行步骤S13，如果存在，则执行步骤S14；步骤S13：将所述第一目标运动轨迹作为目标运动轨迹输出；步骤S14：利用一阶惯性环节对所述第一加速度曲线进行平滑处理，得到第二加速度曲线；步骤S15：进行两次积分得到与所述第二加速度曲线对应的第二目标运动轨迹；步骤S16：判断所述第二目标运动轨迹与预设目标运动轨迹是否一致，若不一致，则修改所述一阶惯性环节的参数，执行步骤S14，若一致，则执行步骤S17；步骤S17：将所述第二目标运动轨迹作为目标运动轨迹输出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取第一目标运动轨迹以及与所述第一目标运动轨迹对应的第一加速度曲线，具体包括：接收用户输入的所述预设目标运动轨迹；根据所述预设目标运动轨迹和反推速度法，计算得到与所述预设目标运动轨迹对应的速度曲线；进行一次积分得到与所述速度曲线对应的所述第一目标运动轨迹；如果所述第一目标运动轨迹与所述预设目标运动轨迹一致，则进行一次微分得到与所述速度曲线对应的所述第一加速度曲线。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预设目标运动轨迹为：几型、蛇形、圆周形或交叉型。4.一种目标运动轨迹模拟装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑亮，罗喜霜，
申请(专利权)人：北京润科通用技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11