[发明专利]前后向预测与速度加权结合的像平面片段轨迹关联方法

说明书

本发明公开的属于航天数据关联技术领域，具体为前后向预测与速度加权结合的像平面片段轨迹关联方法，包括以下步骤：S1对场景中的轨迹进行预处理，得到时间空间上没有交集的轨迹集合；S2对旧轨迹集合进行前向预测，对新轨迹集合进行后向预测；S3对旧轨迹集合和新轨迹集合利用速度加权思路选择时间窗口，构造检验量；S4对得到的关联检验量进行假设检验，对多目标情况构造检验矩阵求解。本发明所具有的收益效果为：首先，无需对目标三维运动进行建模，通过像平面运动情况即可对目标进行关联；其次，使用前向预测后向预测与速度加权思路选取检验时间窗口，关联效果更好。

技术领域

本发明涉及航天数据技术领域，具体为前后向预测与速度加权结合的像平面片段轨迹关联方法。

背景技术

自20世纪50年代人类将第一颗卫星送到太空以来，人类就从未停止对太空的探索；而随着21世纪科学技术的进一步提升，更是掀起了对太空探索的热潮。相较于雷达载荷，光学载荷具有独特的观测波段，可以给出更为直观的观测结果，但仅能给出测角信息，无法给出目标三维位置。且由于光学载荷观测视场有限，容易由于传感器调度或云层遮挡等出现片段轨迹，若不能够对这些片段轨迹进行正确关联，在单目标情况下，会导致对目标数目估计错误；在多目标情况下，会导致对整体状态认知错误，为此本发明给出了一种前向预测后向预测与速度加权结合的像平面片段轨迹关联方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种前后向预测与速度加权结合的像平面片段轨迹关联方法，以解决上述背景技术中提出的针对光学载荷卫星在观测过程中由于传感器调度、云层遮挡等因素产生的片段轨迹，以及当前算法的不足的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：前后向预测与速度加权结合的像平面片段轨迹关联方法，该方法包括以下步骤：

S1：对场景中的轨迹进行预处理，得到时间空间上没有交集的轨迹集合，此时可按时间顺序由前至后依次对轨迹集进行关联，以两段轨迹为例进行讨论，时间靠前的称为旧轨迹，时间靠后的称为新轨迹；

S2：对旧轨迹集合进行前向预测，对新轨迹集合进行后向预测：

S2.1：对旧轨迹集合中的轨迹进行前向滤波，对新轨迹集合中的轨迹进行后向滤波，此时滤波使用二维匀加速模型，对于二维匀加速模型，假设目标在二维状态空间做匀加速运动，假设此时状态矢量为：

X_CA(k)＝[x(k),y(k),v_x(k),v_y(k),a_x(k),a_y(k)]^T

其中x(k),y(k),v_x(k),v_y(k),a_x(k),a_y(k)分别代表目标在k时刻x,y方向的位置、速度和加速度,有目标的状态方程为：

其中q_CA(k)代表零均值方差为的高斯白噪声，其本质上即代表加加速度的扰动项；

在滤波过程中，CA模型对应观测模型为：

其中Z(k)代表k时刻的量测量，r_p(k)代表观测过程中的像元误差，假定服从零均值、方差为的高斯分布；

S2.2：对旧轨迹集合中的轨迹进行后向预测，对新轨迹集合中的轨迹进行前向预测，此时滤波使用二维匀速模型，对于二维匀速模型，假设目标在二维状态空间做匀速运动，假设此时状态矢量为：

X_CV(k)＝[x(k),y(k),v_x(k),v_y(k)]^T