[发明专利]一种基于目标模态估计的临近空间高超声速目标跟踪方法

摘要

本发明提供一种基于目标模态估计的临近空间高超声速目标跟踪方法，利用交互多模型跟踪算法跟踪目标，并实时动态估计目标运动模态，通过统计目标特性判断目标运动模态；最后，根据所估计的目标运动模态转入相应的单模匹配跟踪，避免了多模型间的竞争，解决了现有临近空间高超声速跟踪算法存在计算复杂，模型竞争大导致跟踪精度低等问题。本发明具有计算量小和跟踪精度高，有效的提升了跟踪系统的整体性能。

主权项

一种基于目标模态估计的临近空间高超声速目标跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将雷达采集到的量测数据进行目标航迹起始；步骤2、利用交互多模跟踪IMM算法估计匀速运动模型、匀加速运动模型和拐弯运动模型所对应的下一帧的模型转移概率以及目标状态；所述目标状态包括目标位置、速度与加速度；当连续统计L帧下匀速运动模型、匀加速运动模型和拐弯运动模型对应的转移概率、目标速度和加速度后能够确定目标当前所处的运动模态，则进入步骤3，否则返回步骤2；若在L帧时间内，匀速模型转移概率ucv一直保持最大，速度变化量△vk≤τv，加速度变化量△ak≤τa，则判断目标为匀速运动阶段；若在L帧时间内，匀加速模型转移概率uca一直保持最大，速度变化量△vk≥τv，加速度变化量△ak≤τa，则判断目标为匀加速运动阶段；若在L帧时间内，拐弯模型转移概率uct一直保持最大，速度变化量△vk≥τv，加速度△ak≥τa，则判断目标处于跳跃运动阶段；其中，τv表示速度波动门限，τa表示加速度波动门限；步骤3、单模匹配跟踪：3‑1确定目标运动模态后，转入单模匹配跟踪；初始化单模参数、目标初始状态；3‑2利用单模匹配跟踪算法预测下一帧目标状态；3‑3计算当前时刻k的归一化残差平方εv为：vx为当前量测残差，Sx表示当前残差协方差矩阵，下标x表示与目标真实运动相匹配的运动模型，即x∈{CV,CA,CT}，CV表示匀速运动，CA表示匀加速运动，CT表示跳跃运动，(·)T表示矩阵转置；当归一化残差平方εv小于等于门限τ时，认为目标运动状态不变，返回步骤3‑2，当归一化残差平方εv大于门限τ时，认为目标运动状态发生改变，返回到步骤2。