距离平方域的目标跟踪方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例涉及雷达探测技术领域，特别涉及一种距离平方域的目标跟踪方法、装置、电子设备及存储介质。方法包括：在距离平方域对目标的近匀速运动进行建模，得到目标在距离平方域的伪状态向量和伪状态方程；根据雷达对目标的实际量测类目和伪状态方程，计算初始伪状态估计和初始伪状态估计协方差；利用线性滤波法，根据伪状态向量、伪状态方程、初始伪状态估计和初始伪状态估计协方差，计算目标在距离平方域的伪状态估计；利用尺度无迹变换将伪状态估计从距离平方域转换到距离

【技术实现步骤摘要】
距离平方域的目标跟踪方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术实施例涉及雷达探测
，特别涉及一种距离平方域的目标跟踪方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在实际目标跟踪应用中，受到雷达的传感器自身特性限制，存在只能获得距离
‑
多普勒量测或只有距离量测的情况。此时单个固定传感器获得的距离或多普勒量测无法保证笛卡尔坐标系中状态的可观测性，需要多个雷达组网探测实现测距交叉定位，但在数据关联阶段，多个雷达中的传感器测量得到的不同目标的距离量测容易错误交叉组合产生鬼影目标，在目标数量较多的情况下会导致复杂的多维分配问题，严重增加数据关联算法复杂度。为了解决这一问题，提出了多阶段跟踪方法，即利用单传感器阶段得到的状态估计结果有效去除杂波来减轻多传感器阶段数据关联的负担。
[0003]相关技术中，现有多阶段目标跟踪算法中，在单传感器阶段大多采用近似运动模型来描述目标距离和多普勒的演化，然而使用的运动模型都是高度非线性的，需要利用非线性滤波方法处理，这就势必会引入非线性近似误差和较高的计算负担，最终影响现有目标跟踪方法的估计精度。
[0004]因此，亟需一种目标跟踪的新方法。

技术实现思路

[0005]为了解决原有目标跟踪算法的估计精度不高的问题，本专利技术实施例提供了一种距离平方域的目标跟踪方法、装置、电子设备及存储介质。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种距离平方域的目标跟踪方法，包括：
[0007]在距离平方域对目标的近匀速运动进行建模，得到目标在距离平方域的伪状态向量和伪状态方程；
[0008]根据雷达对目标的实际量测类目和所述伪状态方程，计算初始伪状态估计和初始伪状态估计协方差；
[0009]利用线性滤波法，根据所述伪状态向量、所述伪状态方程、所述初始伪状态估计和所述初始伪状态估计协方差，计算目标在距离平方域的伪状态估计；
[0010]利用尺度无迹变换将所述伪状态估计从距离平方域转换到距离
‑
多普勒平面，得到状态估计结果。
[0011]优选的，所述伪状态向量包括距离平方、距离平方的一阶导数和距离平方的二阶导数。
[0012]优选的，当雷达对目标的实际量测类目为距离和多普勒时，初始伪状态估计和初始伪状态估计协方差计算方式为：
[0013]根据所述伪状态方程，推导出第二个初始时刻的伪状态与两个初始时刻雷达量测的距离
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多普勒的关系式；所述第二个初始时刻为该两个初始时刻中时刻靠后的初始时刻；
[0014]根据两个初始时刻雷达实际的距离
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多普勒量测和所述关系式，计算初始伪状态估计和初始伪状态估计协方差。
[0015]优选的，所述利用线性滤波法，根据所述伪状态向量、所述伪状态方程、所述初始伪状态估计和所述初始伪状态估计协方差，计算目标在距离平方域的伪状态估计，包括：
[0016]S1、将所述初始伪状态估计和所述初始伪状态估计协方差作为当前时刻的上一时刻的伪状态估计和伪状态估计协方差；
[0017]S2、根据上一时刻的伪状态估计、伪状态估计协方差和所述伪状态方程，计算伪状态一步预测和伪状态一步预测协方差；
[0018]S3、利用去相关无偏转换量测方法，根据所述伪状态一步预测和所述伪状态一步预测协方差，将雷达的距离
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多普勒量测转换到距离平方域，得到第一转换量测和第一转换量测协方差；
[0019]S4、根据所述第一转换量测和所述第一转换量测协方差，计算对应的量测预测和量测预测协方差；
[0020]S5、根据所述伪状态一步预测协方差和所述量测预测协方差，计算标准卡尔曼滤波器的滤波增益；
[0021]S6、根据所述伪状态一步预测、所述第一转换量测、所述量测预测和所述滤波增益，预测当前时刻的伪状态估计；
[0022]S7、根据所述伪状态一步预测协方差、所述量测预测协方差和所述滤波增益，预测当前时刻的伪状态估计协方差；
[0023]S8、将当前时刻作为上一时刻，跳转执行S2，以得到雷达对目标在距离平方域每一时刻的伪状态估计。
[0024]优选的，当雷达对目标的实际量测类目为距离时，初始伪状态估计和初始伪状态估计协方差计算方式为：
[0025]根据所述伪状态方程，推导出第三个初始时刻的伪状态与三个初始时刻雷达量测的距离的关系式；所述第三个初始时刻为该三个初始时刻中时刻靠后的初始时刻；
[0026]根据三个初始时刻雷达实际的距离量测和所述关系式，计算初始伪状态估计和初始伪状态估计协方差。
[0027]优选的，所述利用线性滤波法，根据所述伪状态向量、所述伪状态方程、所述初始伪状态估计和所述初始伪状态估计协方差，计算目标在距离平方域的伪状态估计，包括：
[0028]B1、将所述初始伪状态估计和所述初始伪状态估计协方差作为当前时刻的上一时刻的伪状态估计和伪状态估计协方差；
[0029]B2、根据上一时刻的伪状态估计和伪状态估计协方差和所述伪状态方程，计算伪状态一步预测和伪状态一步预测协方差；
[0030]B3、利用去相关无偏转换量测方法，根据所述伪状态一步预测和所述伪状态一步预测协方差，将雷达的距离量测转换到距离平方域，得到第二转换量测和第二转换量测协方差；
[0031]B4、根据所述第二转换量测和所述第二转换量测协方差，计算对应的量测预测和量测预测协方差；
[0032]B5、根据所述伪状态一步预测协方差和所述量测预测协方差，计算标准卡尔曼滤
波器的滤波增益；
[0033]B6、根据所述伪状态一步预测、所述第二转换量测、所述量测预测和所述滤波增益，预测当前时刻的伪状态估计；
[0034]B7、根据所述伪状态一步预测协方差、所述量测预测协方差和所述滤波增益，预测当前时刻的伪状态估计协方差；
[0035]B8、将当前时刻作为上一时刻，跳转执行B2，以得到雷达对目标在距离平方域每一时刻的伪状态估计。
[0036]优选的，所述利用尺度无迹变换将所述伪状态估计从距离平方域转换到距离平面，得到状态估计结果，包括：
[0037]针对每一时刻的伪状态估计，均执行：
[0038]利用尺度无迹变换计算所述伪状态估计当前时刻每个采样点的值和每个采样点的权重；
[0039]对每个采样点的值进行非线性变换，得到变换到距离
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多普勒平面的采样点映射值；
[0040]根据所述每个采样点映射值和每个采样点的权重，得到距离
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多普勒平面的状态估计结果。
[0041]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种距离平方域的目标跟踪装置，包括：
[0042]建模单元，用于在距离平方域对目标的近匀速运动进行建模，得到目标在距离平方域的伪状态向量和伪状态方程；
[0043]初始化单元，用于根据雷达对目标的实际量测类目和所述伪状态方程，计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种距离平方域的目标跟踪方法，其特征在于，包括：在距离平方域对目标的近匀速运动进行建模，得到目标在距离平方域的伪状态向量和伪状态方程；根据雷达对目标的实际量测类目和所述伪状态方程，计算初始伪状态估计和初始伪状态估计协方差；利用线性滤波法，根据所述伪状态向量、所述伪状态方程、所述初始伪状态估计和所述初始伪状态估计协方差，计算目标在距离平方域的伪状态估计；利用尺度无迹变换将所述伪状态估计从距离平方域转换到距离
‑
多普勒平面，得到状态估计结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述伪状态向量包括距离平方、距离平方的一阶导数和距离平方的二阶导数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当雷达对目标的实际量测类目为距离和多普勒时，初始伪状态估计和初始伪状态估计协方差计算方式为：根据所述伪状态方程，推导出第二个初始时刻的伪状态与两个初始时刻雷达量测的距离
‑
多普勒的关系式；所述第二个初始时刻为该两个初始时刻中时刻靠后的初始时刻；根据两个初始时刻雷达实际的距离
‑
多普勒量测和所述关系式，计算初始伪状态估计和初始伪状态估计协方差。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用线性滤波法，根据所述伪状态向量、所述伪状态方程、所述初始伪状态估计和所述初始伪状态估计协方差，计算目标在距离平方域的伪状态估计，包括：S1、将所述初始伪状态估计和所述初始伪状态估计协方差作为当前时刻的上一时刻的伪状态估计和伪状态估计协方差；S2、根据上一时刻的伪状态估计、伪状态估计协方差和所述伪状态方程，计算伪状态一步预测和伪状态一步预测协方差；S3、利用去相关无偏转换量测方法，根据所述伪状态一步预测和所述伪状态一步预测协方差，将雷达的距离
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多普勒量测转换到距离平方域，得到第一转换量测和第一转换量测协方差；S4、根据所述第一转换量测和所述第一转换量测协方差，计算对应的量测预测和量测预测协方差；S5、根据所述伪状态一步预测协方差和所述量测预测协方差，计算标准卡尔曼滤波器的滤波增益；S6、根据所述伪状态一步预测、所述第一转换量测、所述量测预测和所述滤波增益，预测当前时刻的伪状态估计；S7、根据所述伪状态一步预测协方差、所述量测预测协方差和所述滤波增益，预测当前时刻的伪状态估计协方差；S8、将当前时刻作为上一时刻，跳转执行S2，以得到雷达对目标在距离平方域每一时刻的伪状态估计。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当雷达对目标的实际量测类目为距离时，初始伪状态估计和初始伪状态估计协方差计算方式为：
根据所述伪状态方程，推导出第三个初始时刻的伪状态与三个初始时刻雷达量测的距离的关系式；所述第三个初始时刻为该三个初始时刻中时刻靠后的初始时刻；根据三个初始时刻雷达实际的距离量测和所述关系式...

【专利技术属性】
技术研发人员：周共健，李可毅，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：