[发明专利]一种非高斯噪声条件下的单站纯角度目标定位与跟踪方法在审
申请号: | 202010761338.4 | 申请日: | 2020-07-31 |
公开(公告)号: | CN111948601A | 公开(公告)日: | 2020-11-17 |
发明(设计)人: | 李村;王守雷;陈方正;姚光乐;余通;和法成;李冲 | 申请(专利权)人: | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 |
主分类号: | G01S5/02 | 分类号: | G01S5/02 |
代理公司: | 北京天奇智新知识产权代理有限公司 11340 | 代理人: | 陈岚崴 |
地址: | 266000 山*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 非高斯 噪声 条件下 单站纯 角度 目标 定位 跟踪 方法 | ||
本发明公开了一种非高斯噪声条件下的单站纯角度目标定位与跟踪方法,基于高斯混合容积卡尔曼滤波器进行非高斯噪声条件下的单站纯角度目标定位与跟踪算法设计,通过将非高斯噪声建模为两个不同方差的高斯噪声,并对状态量进行高斯分量建模,针对每一个高斯分量利用容积卡尔曼滤波器进行状态估计,并对滤波器输出进行高斯分量缩减合并,并迭代计算,最终得出对目标状态估计值。本发明的有益效果是,基于高斯混合容积卡尔曼滤波的单站纯角度目标定位与跟踪算法,将非高斯观测噪声建模为闪烁噪声,采用高斯分量分割与融合策略,利用容积卡尔曼对高斯分量进行状态估计,实现对目标的定位与跟踪,具有定位精度高,计算复杂度低等特点。
技术领域
本发明涉及纯角度目标定位与跟踪技术领域,尤其涉及的是,一种非高斯噪声条件下的单站纯角度目标定位与跟踪方法。
背景技术
无源定位系统本身不向外辐射电磁波,而是通过被动接收辐射信号来确定目标的位置和运动状态,具有隐蔽性强、作用距离远等优点。单站无源定位系统仅采用一个观测平台,避免了多站之间的协同工作,机动性强,不依赖站间通信,也降低了自身被探测与干扰的可能性。
现阶段对纯角度目标定位与跟踪的研究主要是基于高斯噪声假设,采用不同的滤波算法,提高对目标状态的估计精度,例如在李爱玲申请公开的发明专利《运动单站只测角位置信息无源定位方法》(申请公开号:CN 109959895 A)中,公开了一种运动单站只测角位置信息无源定位方法,可实现多目标轻型下的快速定位;在韩一娜等申请公开的发明专利《一种方位测量融合与多目标定位方法》(申请公开号:CN 110309599 A)中,公开一种可应用于多传感器网络中的多目标纯方位被动定位的空间概率模型,利用启发式搜索进行似然估计,上述方法都假设系统及观测噪声复合高斯分布,在复杂的实际环境中噪声特性并不确定,因此可能导致结果发散。在解决非高斯噪声方面,有将粒子滤波等随机采样方法应用于目标定位与跟踪问题,如鄢社锋等人申请公开的发明专利《一种基于简化容积粒子滤波的目标定位方法》(申请公开号:CN 109460539 A)中,公开了一种基于简化容积粒子滤波的目标定位方法,利用容积卡尔曼滤波器产生建议密度分布,指导粒子滤波器的采样,是目前精度最高的算法之一,但其计算量非常大,不适合用于实时目标定位与跟踪系统。
现有技术方案中存在如下不足:1、现有的单站纯角度目标定位与跟踪方法主要基于高斯假设的滤波算法,该类算法在高斯噪声条件下具有良好的跟踪性能,但是在非高斯条件下估计精度降低,甚至发散。2、可用于非高斯条件下单站纯角度目标定位与跟踪如粒子滤波算法,具有较好的估计精度,但是计算量巨大,不适用于实时目标定位与跟踪。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于高斯混合容积卡尔曼滤波的纯角度目标定位与跟踪方法,适用于非高斯噪声假设,可有效提高纯角度目标定位与跟踪精度,同时保持毫秒级的运算时间,可满足实时目标定位与跟踪的需要。所要解决的技术问题包括:
本发明的技术方案如下:一种非高斯噪声条件下的单站纯角度目标定位与跟踪方法,包括以下步骤:
步骤1:状态方程、观测方程建模;
单站纯角度目标定位与跟踪算法中状态方程和观测方程模型为公式1:
公式1:
公式1中,xk表示目标状态,根据目标类型包含不同的状态量表示为代表目标的位置和速度;F为状态转移矩阵表示为T表示仿真步长;wk-1表示过程噪声,建模为高斯分布;
测量方程中的测量值为对目标的角度测量可以表示为公式2:
公式2:
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