System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种基于卡尔曼滤波和数据预处理的目标状态估计方法技术_技高网

一种基于卡尔曼滤波和数据预处理的目标状态估计方法技术

技术编号:40542205 阅读:12 留言:0更新日期:2024-03-05 18:58
本发明专利技术公开了一种基于卡尔曼滤波和数据预处理的目标状态估计方法,包括以下步骤:第一步:接收目标量测数据;第二步:对目标k0时刻到k‑1时刻的六维状态X信息进行预处理计算;第三步:对预处理后的目标状态和协方差矩阵进行一步预测;第四步:根据当前时刻量测对目标状态和协方差矩阵进行更新;第六步:重复第二至四步,不断迭代,得到目标运动轨迹,从而完成目标跟踪。本发明专利技术通过引入步骤二所述的数据预处理步骤,有效抑制了卡尔曼滤波的发散问题,提高了跟踪精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于目标跟踪领域,具体涉及一种基于卡尔曼滤波和数据预处理的目标状态估计方法


技术介绍

1、目标跟踪技术可用于无人机侦察、空天预警、火力控制等,目标跟踪问题实际上就是目标状态的跟踪滤波问题,通过一些观测方法和对观测值的滤波方法,检测目标的运动状态,并利用算法实时估计出目标运动状态的各种运动参数,从而完成对目标的跟踪。对于目标跟踪而言,面临的首要问题是如何准确估计目标的运动状态参数,防止滤波发散,提高跟踪精度。现阶段的目标跟踪最经典的算法是卡尔曼滤波算法,其是一种基于最小均方误差的最优线性递归滤波方法,以状态方程和观测方程为基础,运用递归方法来预测线性系统变化,对目标的运动状态进行预测,实现目标跟踪,其更适用于线性系统,然而在实际观测中,由于恶劣的气象条件和杂波等因素的影响,系统模型多为非线性模型,卡尔曼滤波算法有时会出现滤波发散、跟踪精度较差的问题。本专利技术提出了一种基于卡尔曼滤波和数据预处理的目标状态估计方法,首先对目标上一时刻的状态在位置、速度、加速度三个维度上进行滑动平均计算的预处理,之后对目标当前时刻的运动状态和误差协方差进行一步预测,再之后运用预处理后的量测对目标的一步预测值进行更新,得到目标当前时刻的运动状态,不断迭代,完成目标跟踪。


技术实现思路

1、在实际观测中,由于恶劣的气象条件和杂波等因素的影响,系统模型多为非线性模型,在此场景下,为解决卡尔曼滤波算法的发散问题,提高跟踪精度,本专利技术提出了一种基于卡尔曼滤波和数据预处理的目标状态估计方法。

2、实现本专利技术的技术解决方案为:一种基于卡尔曼滤波和数据预处理的目标状态估计方法,包括以下步骤:

3、步骤1:接收量测数据,量测数据为多目标定位数据,每条量测数据包含六维状态信息x,在k时刻的六维状态信息xk的矩阵形式如下:

4、

5、其中x为目标在x轴方向上的位置信息,y为目标y轴方向上的位置信息,为目标在x轴方向上的速度信息,为目标在y轴方向上的速度信息,为目标在x轴方向上的加速度信息,为目标在y轴方向上的加速度信息,t表示矩阵的转置。

6、步骤2:对k0时刻到k-1时刻的六维状态信息xk-1信息进行预处理。

7、步骤3:对误差协方差矩阵进行初始化,之后对k-1时刻预处理后的六维状态信息x'k-1|k-1和误差协方差矩阵进行一步预测,得到目标状态预测值和误差协方差矩阵预测值

8、步骤4:根据k时刻量测zk对六维状态信息xk|k和误差协方差矩阵pk|k进行更新。

9、步骤5:返回步骤2进行迭代,最终得到目标每个时刻的目标状态,构成目标运动轨迹,从而完成目标跟踪。

10、本专利技术与现有技术相比,其显著优点在于:传统滤波跟踪方法在非线性系统中会出现滤波发散无法收敛的现象,会导致输出航迹偏离目标真实航迹,滤波误差激增的问题。本专利技术针对这一问题,通过引入步骤2所述的数据预处理步骤,有效抑制了卡尔曼滤波的发散问题,提高了跟踪精度。

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【技术保护点】

1.一种基于卡尔曼滤波和数据预处理的目标状态估计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于卡尔曼滤波和数据预处理的目标状态估计方法,其特征在于:步骤2中,对k0时刻到k-1时刻的六维状态信息Xk-1信息进行预处理,具体处理方式如下:

【技术特征摘要】

1.一种基于卡尔曼滤波和数据预处理的目标状态估计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于卡尔曼滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋仪雯王佩张勤学仵志鹏卢志龙包军茆旋宇李国健丁辰伟周钧
申请(专利权)人:中国航天科工集团八五一一研究所
类型:发明
国别省市:

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