一种基于参考碎片航迹的动态校正无源跟踪方法技术

本发明专利技术提供了一种基于参考碎片航迹的动态校正无源跟踪方法，包括：步骤1、对无源跟踪系统接收的参考碎片航迹粘连拟合，生成区间航迹拟合模型；步骤2、基于拟合模型和无源跟踪系统在该区间内传感器原始量测序列得到量测偏差；步骤3、利用量测偏差对实时输入的原始量测进行矫正，再将校正后的量测代入无迹卡尔曼滤波迭代过程完成前向滤波跟踪和后向平滑优化，输出平滑后的航迹。本发明专利技术有效利用了参考碎片航迹信息，对无源跟踪系统中的量测偏差进行了动态校正，可信性更强；同时利用校正后的量测进行目标跟踪，均方根误差明显变小，有效提高了航迹精度。了航迹精度。了航迹精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于参考碎片航迹的动态校正无源跟踪方法


[0001]本专利技术涉及目标跟踪领域，特别涉及一种基于参考碎片航迹的动态校正无源跟踪方法。

技术介绍

[0002]无源传感器因其隐蔽性好、抗干扰强等优势在目标探测跟踪领域日益受到重视，无源跟踪技术就是利用无源传感器对目标进行长时监视与持续跟踪，提升目标态势掌控质量，该技术中的跟踪滤波过程具有强非线性、弱可观性等特点，从而使得跟踪效果对传感器的测量误差非常敏感，因此消除或者削弱测量误差对提升跟踪效果起着至关重要的作用，测量误差通常包括随机误差和固定偏差两种误差分量。受限于不同传感器的作用方式、作用范围及作用时间的差异，各类传感器观测产生的目标航迹呈现明显的碎片化特征，这里将其统称为参考碎片航迹。
[0003]对于随机误差通常利用滤波算法处理，采用高斯白噪声、有色噪声等不同的噪声模型对误差进行数学建模，然后利用滤波算法削弱随机误差对跟踪结果的影响，如针对高斯噪声模型有扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波等，针对非高斯噪声有粒子滤波、高斯混合滤波算法等。
[0004]而对于固定偏差，通常利用模拟信源或合作目标进行多次试验后形成校准表，在进行跟踪滤波前先利用校准表对量测的固定偏差进行消除或校正，从而提升跟踪精度，但实施过程中依然存在诸多问题。一是，受限于信号传输途径的不均匀性及不稳定性，在实际信号测量过程中的测向固定偏差会有所差异；二是，基于固定信源进行测向校正无法从频域及空域上覆盖所有目标；三是，随着传感器的使用年限增长，元器件老化以及漂移等动态因素也会引起固定偏差的变化，只依靠定期校正难以满足使用需求。
[0005]在现代联合作战环境中，目标的持续跟踪通常依靠多种传感器进行联合侦测，包括雷达、电视、红外、激光、电子支援措施(ESM)等。受限于隐蔽性等作战要求或者不同传感器的作用方式、作用范围及作用时间的差异，各类传感器观测产生的目标航迹呈现明显的碎片化特征，这里将其统称为参考碎片航迹。在无源跟踪领域，参考碎片航迹通常是用于目标引导及多源印证，依靠参考碎片航迹进行无源传感器的动态校正技术尚未提及。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的问题，提供了一种基于参考碎片航迹的动态校正无源跟踪方法，旨在充分利用联合作战环境和系统中目标的参考碎片航迹对无源跟踪系统中的量测进行动态校正，将碎片航迹拟合成连续航迹后作为参考，对传感器固定偏差进行动态校正，利用校正后的量测完成跟踪滤波过程以期有效提升航迹质量，从而解决因传感器量测偏差导致的跟踪精度差的问题。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下：一种基于参考碎片航迹的动态校正无源跟踪方法，包括：
[0008]步骤1、对无源跟踪系统接收的参考碎片航迹粘连拟合，生成区间航迹拟合模型；
[0009]步骤2、基于拟合模型和无源跟踪系统在该区间内传感器原始量测序列得到量测偏差；
[0010]步骤3、利用量测偏差对实时输入的原始量测进行矫正，再将校正后的量测代入无迹卡尔曼滤波迭代过程完成前向滤波跟踪和后向平滑优化，输出平滑后的航迹。
[0011]进一步的，所述步骤1中，粘连拟合具体为：按照时间进行排序后将碎片航迹粘连成连续航迹，利用多项式拟合得到连续航迹的拟合模型。
[0012]进一步的，所述步骤2包括以下具体子过程：
[0013]步骤2.1、计算步骤2中粘连后连续航迹的时间范围，提取该时间范围内无源跟踪系统的原始量测序列以及相应的时间点序列；
[0014]步骤2.2、利用拟合模型反算出时间点序列对应的参考量测序列；
[0015]步骤2.3、根据参考量测序列和原始量测序列计算出量测偏差。
[0016]进一步的，所述步骤2.3中，将参考量测序列和原始量测序列中元素对应一一相减，得到误差序列，将误差序列所有元素的平均值作为量测偏差。
[0017]进一步的，在步骤3的无迹卡尔曼滤波迭代过程中，根据目标状态向量与传感器原始量测包含的分量建立目标状态方程和传感器量测方程。
[0018]进一步的，所述步骤3中，前向滤波跟踪具体过程为：通过量测偏差对输入的新原始量测进行校正，然后将校正后的量测用于无迹卡尔曼滤波迭代过程以完成对目标的前向滤波跟踪，输出跟踪航迹。
[0019]进一步的，所述前向滤波跟踪的具体步骤为：
[0020]步骤3.1、输入新的原始量测，利用量测偏差进行偏差校正，得到校正后的量测；
[0021]步骤3.2、获取Sigma采样点，并确定每个Sigma采样点的权重；
[0022]步骤3.3、将Sigma采样点代入到目标状态方程得到状态预测值，再将状态预测值代入到量测方程得到观测预测值；
[0023]步骤3.4、对状态预测值和观测预测值按权重进行加权得到均值和协方差；
[0024]步骤3.5、计算卡尔曼增益，并根据卡尔曼增益与均值和协方差进行状态更新，输出滤波跟踪结果。
[0025]进一步的，所述步骤3中，后向平滑优化具体过程为：利用前向滤波跟踪输出的最新航迹对上一时刻的航迹进行后向平滑，输出平滑后的航迹。
[0026]与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
[0027](1)不同于传统的偏差校准技术，本专利技术有效利用了参考碎片航迹信息，对无源跟踪系统中的量测偏差进行了动态校正，可信性更强；
[0028](2)相比于量测偏差无法校正的情况下，本专利技术利用校正后的量测进行目标跟踪，均方根误差明显变小，有效提高了航迹精度。
附图说明
[0029]图1为本专利技术基于参考碎片航迹的动态校正无源跟踪流程图。
[0030]图2为本专利技术一实施例中无源跟踪系统接收参考航迹后进行偏差计算的示意图。
[0031]图3为本专利技术一实施例中采用未校正的原始量测和校正后的量测进行跟踪的航迹
对比图。
[0032]图4为图3的局部放大图。
[0033]图5为本专利技术一实施例中采用未校正的原始量测和校正后的量测进行跟踪的航迹误差对比图。
具体实施方式
[0034]下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0035]在介绍本实施例提出的一种基于参考碎片航迹的动态校正无源跟踪方法之前，需要说明的是，受限于不同传感器的作用方式、作用范围及作用时间的差异，各类传感器观测产生的目标航迹呈现明显的碎片化特征，本实施例将其统称为参考碎片航迹。
[0036]如图1所示，本实施例提出了一种基于参考碎片航迹的动态校正无源跟踪方法，有效利用了参考碎片航迹信息，对无源跟踪系统中的量测偏差进行了动态校正，可信性更强；同时利用校正后的量测进行目标跟踪，均方根误差明显变小，有效提高了航迹精本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于参考碎片航迹的动态校正无源跟踪方法，其特征在于，包括：步骤1、对无源跟踪系统接收的参考碎片航迹粘连拟合，生成区间航迹拟合模型；步骤2、基于拟合模型和无源跟踪系统在该区间内传感器原始量测序列得到量测偏差；步骤3、利用量测偏差对实时输入的原始量测进行矫正，再将校正后的量测代入无迹卡尔曼滤波迭代过程完成前向滤波跟踪和后向平滑优化，输出平滑后的航迹。2.根据权利要求1所述的基于参考碎片航迹的动态校正无源跟踪方法，其特征在于，所述步骤1中，粘连拟合具体为：按照时间进行排序后将碎片航迹粘连成连续航迹，利用多项式拟合得到连续航迹的拟合模型。3.根据权利要求2所述的基于参考碎片航迹的动态校正无源跟踪方法，其特征在于，所述步骤2包括以下具体子过程：步骤2.1、计算步骤2中粘连后连续航迹的时间范围，提取该时间范围内无源跟踪系统的原始量测序列以及相应的时间点序列；步骤2.2、利用拟合模型反算出时间点序列对应的参考量测序列；步骤2.3、根据参考量测序列和原始量测序列计算出量测偏差。4.根据权利要求3所述的基于参考碎片航迹的动态校正无源跟踪方法，其特征在于，所述步骤2.3中，将参考量测序列和原始量测序列中元素对应一一相减，得到误差序列，将误差序列所有元素的平均值作为量测偏差。5.根据权利要求1所述的基于参考碎片航...

【专利技术属性】
技术研发人员：王碧垚，顾鹏，李伟，于翔，李华，刘湘德，黄黔川，张明阳，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：