[发明专利]一种基于变分的多雷达融合航迹状态估计方法

权利要求书

1.一种基于变分的多雷达融合航迹状态估计方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：创建观测数据队列；

步骤2：向所述队列中添加实时观测数据；

步骤3：建立并求解目标X轴上的运动速度的变分模型；

步骤4：X轴上的原始航迹位置外推；

步骤5：X轴上的融合航迹位置估计；

步骤6：按照与步骤3-5相同的方式，计算Y、Z轴上的位置估计；

其中，

所述步骤1具体包括：对每批融合航迹，在起批之初都创建一个动态更新的观测队列，用以保存其最新N秒时间内各原始雷达的观测移动记录；

所述步骤2具体包括：一旦相应的原始航迹进行了位置更新，都向队列中添加记录(t_k,1,t_k,2,d_k,x,d_k,y,d_k,z)，其中，k0表示在其队列中的索引编号，t_k,2、t_k,1分别是雷达最新航迹点和上一个航迹点的记录时刻，d_k,x,d_k,y,d_k,z分别为该段时间内目标在X、Y、Z轴上的移动距离；

所述步骤3中建立目标X轴上的运动速度的变分模型具体包括：设当前融合航迹的状态估计时刻为t_c，为求目标X轴上的运动速度曲线V_x，可选取最近N秒时间内的队列数据，建立变分模型：

式(1)中，等号右侧第一项为正则项，使V_x尽量平滑，等号右侧第二项为保真项，使得V_x趋同于观测到的数据记录，使得上式代价最小的V_x即为最终解；表示差分，λ∈[0,1]为正则项加权因子，α_k为第k条观测记录的加权系数，与雷达装备的探测性能密切相关，

2.如权利要求1所述的基于变分的多雷达融合航迹状态估计方法，其特征在于，N为20-60。

3.如权利要求1所述的基于变分的多雷达融合航迹状态估计方法，其特征在于，所述λ值越小，表示模型对目标的机动适应能力越强。

4.如权利要求1所述的基于变分的多雷达融合航迹状态估计方法，其特征在于，所述步骤3中求解目标X轴上的运动速度的变分模型具体包括：使用迭代法求解所述变分模型，先生成初始值然后逐渐更新生成使得求解结果越来越精确，具体过程如下：

(1)取为观测记录的加权：

(2)根据多项式分解，计算下一步的理论调整步长

式中，n是迭代次数，为大于0的整数；

(3)更新

式中，β为防止过拟合而设置的更新步长因子，0β1；

(4)不断重复步骤(2)和步骤(3)，直到趋于稳定，则最终的即为所求的V_x(t)。

5.如权利要求3或4所述的基于变分的多雷达融合航迹状态估计方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：对相应的M路原始航迹进行外推，预测其在当前时刻t_c的位置：

式中，1≤m≤M,t_last、分别是第m路原始航迹中最后的观测时刻和观测位置。

6.如权利要求5所述的基于变分的多雷达融合航迹状态估计方法，其特征在于，所述步骤5具体包括：根据所述步骤4的各原始航迹外推结果，加权得到融合航迹的位置估计：

式中，∑_mγ_m＝1,γ_m为加权系数,与雷达装备的探测性能密切相关。

7.如权利要求6所述的基于变分的多雷达融合航迹状态估计方法，其特征在于，所述步骤6具体包括：按照与所述步骤3-5相同的方式，计算融合航迹在Y轴、Z轴上的位置估计