[发明专利]一种三维空间转弯机动目标的状态估计方法及系统

摘要

本发明属于多传感器信息融合技术领域，尤其涉及一种三维空间转弯机动目标的状态估计方法及系统。该方法利用3个不同时刻的位置测量数据获得坐标变换矩阵，通过坐标变换矩阵将3个位置测量变换至xoy面上，然后利用变换后位置测量数据估计出目标的转弯率估计和变换后的目标状态估计，再利用坐标变换矩阵对变换后的目标状态估计进行反变换，最终获得三维空间转弯机动目标的状态估计。本发明通过坐标变换将三维空间转弯机动目标状态估计问题转化为二维空间中转弯机动目标的状态估计问题，从而可以有效地估计出三维空间转弯机动目标的状态，且方法简单、高效。

主权项

1.一种三维空间转弯机动目标的状态估计方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1、利用3个不同时刻的位置测量数据确定出目标运动平面，计算所述目标运动平面与xoy平面的夹角，由所述目标运动平面与xoy平面之间的交线计算得到所述交线与x轴间的夹角以及所述交线与x轴的交点；所述步骤1具体包括：设所述三维空间转弯机动目标在3个不同时刻的位置测量数据为y_k＝(z_k,t_k)，其中，k＝1,2,3，t_k表示在k时刻的时间，和分别表示所述三维空间转弯机动目标在k时刻的位置测量数据的x分量、y分量和z分量；令其中，i＝1,2,3和j＝1,2,3，表示第个i位置测量的x分量与第j个位置测量的x分量之间的差值，表示第个i位置测量的y分量与第j个位置测量的y分量之间的差值，表示第个i位置测量的z分量与第j个位置测量的z分量之间的差值；利用连续的三个不同时刻的位置测量数据y₁＝(z₁,t₁)、y₂＝(z₂,t₂)和y₃＝(z₃,t₃)获得所述目标运动平面与xoy平面的夹角为α，由所述目标运动平面与xoy平面之间的交线计算得到所述交线和x轴间的夹角为β、以及所述交线与x轴的交点为[x₀,0,0]^T；其中，上标T表示向量或矩阵的转置；步骤2、利用所述目标运动平面与xoy平面的夹角、所述交线与x轴间的夹角、以及所述交线与x轴的交点获取坐标变换矩阵，以将目标运动平面上的3个位置测量数据变换到xoy平面上，得到3个变换后的位置测量数据，并利用所述变换后的位置测量数据得到所求的变换矩阵；所述步骤2具体包括：利用所述目标运动平面与xoy平面的夹角α、所述交线和x轴间的夹角β，并取α₁＝α，α₂＝‑α，β₁＝β，β₂＝‑β，构建坐标变换矩阵F_ij；其中，i＝1,2和j＝1,2；利用所述坐标变换矩阵F_ij，以及所述交线与x轴的交点[x₀,0,0]^T，分别对位置测量数据z₁、z₂和z₃进行坐标变换，得到变换后的位置测量数据和其中，利用变换后的位置测量数据和求取其中i＝1,2和j＝1,2；从s_ij，i＝1,2和j＝1,2中找到最小值对应的索引号并取索引号(i₁,j₁)对应的坐标变换矩阵作为所求的变换矩阵F_c，索引号(i₁,j₁)对应的位置测量数据和分别作为变换后的位置测量数据和；步骤3、利用所述变换后的位置测量数据求取目标的转弯率，利用所述变换后的位置测量数据及所述转弯率获得所述变换后的目标状态估计；步骤4、利用所述所求的变换矩阵对所述变换后的目标状态估计进行反变换，以获得三维空间中目标的状态估计。