[发明专利]一种约束条件下的单雷达直线航迹线目标状态估计方法

摘要

本发明属于传感器目标跟踪与数据融合技术领域，具体涉及一种约束条件下的单雷达直线航迹线目标状态估计方法。该方法针对目标由匀速圆周运动转变为匀速直线运动后单雷达直线航迹线，将目标在匀速圆周运动模型中的先验信息作为当前匀速直线运动模型的约束条件，在统一直角坐标系中对当前有限个测量点进行垂直距离加权估计得到与时间无关的目标运动方程和航向估值，通过目标时间‑路程加权匀速估计模型得到线速度和分量速度估值，进而最终确定目标状态位置估计结果。对比试验表明，该方法不但易于工程实现，而且比传统卡尔曼滤波方法具有更优的目标状态估计效果和收敛速度。

主权项

1.一种约束条件下的单雷达直线航迹线目标状态估计方法，其特征在于，所述估计方法应用于单雷达数据跟踪与多雷达数据融合系统的前期数据预处理过程中；所述估计方法包括如下步骤：步骤1：将某雷达针对某个由匀速圆周运动转变为匀速直线运动后直线段上目标的n个观测点数据(ρ_i,θ_i,h_i,t_i)转换为统一直角坐标(x_i,y_i,t_i)；其中，(ρ_i,θ_i,h_i,t_i)表示t_i时刻该雷达测得的目标距离ρ_i、方位θ_i和高度h_i，i＝1,2,…n；步骤2：对n个观测点数据{(x_i,y_i),i＝1,2,…n}使用约束条件下的不加权直线参数估计模型粗略估计目标运动状态方程y‑k₁x‑d₁＝0；步骤3：将方程y‑k₁x‑d₁＝0作为初始状态，对n个观测点数据{(x_i,y_i),i＝1,2,…n}使用约束条件下的加权直线参数估计模型进行迭代估计，得到最佳目标运动状态方程y‑kx‑d＝0，并使用取点定向法计算出t_n时刻的目标航向K_n；步骤4：使用时间‑路程加权匀速估计模型迭代估计目标最佳线速度方程S‑Vt‑S₀＝0，得到t_n时刻的目标速度V_n并计算出目标在X、Y方向上的分量速度v_xn和v_yn：步骤5：计算n个观测点数据{(x_i,y_i,t_i),i＝1,2,…n}到直线y‑kx‑d＝0的垂足点的X轴坐标均值和时间均值并令则t_n时刻目标在统一直角坐标系中的位置估值(P_xn,P_yn)为：由此得到目标由匀速圆周运动转变为匀速直线运动后，在t_n时刻的位置(P_xn,P_yn)、速度V_n和航向K_n。