[发明专利]一种基于测速信息的目标跟踪方法

说明书

本发明提供了一种基于测速信息的目标跟踪方法，首先载机平台利用接收到的目标－载机的相对角度、目标－载机的相对距离信息和目标定位模型对目标的位置信息进行估计，得到目标定位阶段的目标跟踪结果；在此跟踪结果的基础上，结合目标的轴向速度利用目标测速模型对目标的速度进行估计，得到目标测速阶段的目标跟踪结果。通过将目标定位阶段的目标跟踪结果与目标测速阶段的目标跟踪结果进行综合，得到最终的目标跟踪结果并进行输出。本发明解决了传统目标跟踪算法中直接引入轴向速度观测进行目标跟踪计算方式中，所出现的系统的鲁棒性和适用性较差、参数设置的难度大、目标跟踪算法误差较大、稳定性不足的问题。

技术领域

本发明属于目标跟踪定位领域，具体涉及一种基于测速信息的目标跟踪方法。

背景技术

目标跟踪定位是航空领域的一个研究热点，一直以来都备受关注。传统的目标定位方式大都是在搭载有相关传感器观测平台的基础上，通过独立探测的方式来获取目标的距离、角度等相关信息，进而结合几何约束条件求得目标位置信息从而完成目标的跟踪定位。然而，随着相关传感器技术的进步，目前的机载传感器除了能获取目标的相对距离、相对角度等信息外，还可以对目标的相对轴向速度(目标－载机方向上的速度分量)进行实时测量，获取目标的相对轴向速度。理论上而言，引入目标的相对轴向速度(代表目标位置变化的提前预测信息)进行目标跟踪可以显著提高目标跟踪精度，然而由于轴向速度的不仅取决于目标的真实运动速度，也取决于目标－载机的相对角度，导致在传统目标跟踪算法中引入轴向速度观测时会极大的增大系统状态变量之间的耦合程度，考虑到目标跟踪系统本身是一个非线性较强的系统，增大状态变量之间的耦合会显著降低系统的鲁棒性和适用性，并且增大目标跟踪算法中的参数设置的难度，而不合理的算法参数会直接导致目标跟踪算法误差增大甚至出现发散的情况，上述原因导致了在传统目标跟踪算法中直接引入轴向速度观测的方式较难在工程实际中推广应用。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种基于测速信息的目标跟踪方法，以实现在存在测速信息情况下的目标跟踪定位。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

首先建立了测速信息存在情况下的目标跟踪模型，进而将其拆分为目标定位模型和目标测速模型，依据上述模型拆分结果，将目标跟踪流程分解为目标定位与目标测速这两个阶段，目标定位阶段主要利用目标－载机的相对角度和目标－载机的相对距离信息对目标的位置进行确定。而目标测速阶段主要利用目标定位阶段中的定位结果与测速信息对目标的运动速度进行估计。最后将目标定位阶段的结果与目标测速阶段的结果综合，作为最终的目标跟踪结果进行输出。

所述基于测速信息的目标跟踪方法，包括以下步骤：

步骤1：目标定位阶段：载机平台利用自身接收到的目标－载机的相对角度和目标－载机的相对距离信息，对目标的位置信息进行估计，得到目标定位阶段的目标跟踪结果；

步骤2：目标测速阶段：载机平台利用自身接收到的目标的相对轴向速度与目标定位阶段的目标跟踪结果，对目标的速度信息进行估计，得到目标测速阶段的目标跟踪结果；

步骤3：整合目标定位阶段的目标跟踪结果与目标测速阶段的目标跟踪结果，得到最终的目标跟踪结果并进行输出。

进一步的，步骤1中所述对目标的位置进行估计的具体方法为：

利用目标定位模型，将k时刻的目标－载机的相对距离、目标－载机的相对方位角、目标－载机的相对俯仰角作为滤波输入，利用扩展kalman滤波算法(EKF)进行滤波估计，得到k时刻目标定位阶段的目标跟踪结果

进一步的，步骤2中所述目标测速阶段的目标跟踪结果的具体方法为：

利用k时刻目标定位阶段的目标跟踪结果计算目标－载机的相对方位角、目标－载机的相对俯仰角，具体计算方式如下：