[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

权利要求书

1.一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u_cv一直保持最大，速度变化量△v_k≤τ_v，加速度变化量△a_k≤τ_a，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u_ca一直保持最大，速度变化量△v_k≥τ_v，加速度变化量△a_k≤τ_a，则判断目标为匀速运动阶段；

若在L帧时间内，拐弯模型转移概率u_ct一直保持最大，速度变化量△v_k≥τ_v，加速度△a_k≥τ_a，则判断目标处于跳跃运动阶段；

其中，τ_v表示速度波动门限，τ_a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ε_v为：v_x为当前量测残差，S_x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ε_v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ε_v大于门限τ时，认为目标运动状态发生改变，返回到步骤2。

2.如权利要求1所述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，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目标状态的具体方法为：利用交互多模跟踪IMM算法得到下一帧匀速运动模型、匀加速运动模型以及拐弯运动模型下目标预测状态值以及对应的状态协方差矩阵然后更新各模型对应的目标状态和相应的协方差矩阵再估计各个模型转移概率矩阵最后输出目标估计状态X：

单模匹配跟踪算法估计下一帧目标状态的具体方法为：利用单模匹配跟踪算法得到下一帧目标预测状态值和状态协方差矩阵再更新目标状态和状态协方差矩阵K_x、v_x和S_x分别表示模型x对应的卡尔曼滤波器的增益、残差和残差协方差矩阵，且下标x∈{CV,CA,CT}。