[发明专利]多普勒雷达序贯平滑变结构滤波方法及装置

权利要求书

1.一种多普勒雷达序贯平滑变结构滤波方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

第一量测转换模块，将当前帧多普勒雷达的非线性的目标位置量测，转换为笛卡尔坐标系下的线性位置量测；

第一状态估计器，利用广义平滑变结构滤波器和笛卡尔坐标系下的所述线性位置量测，获得第一级目标状态估计；

第二量测转换模块，利用当前帧多普勒雷达的目标径向速度量测构造目标距离-径向速度积伪量测；

第二状态估计器，基于所述目标距离-径向速度积伪量测，对所述第一级目标状态估计进行更新，得到当前帧目标最终的后验状态估计。

2.根据权利要求1所述的滤波方法，其特征在于，所述第一量测转换模块采用无偏量测转换的方法将多普勒雷达三维球坐标或者二维极坐标下的所述非线性目标位置量测矢量转换为笛卡尔坐标系下的所述线性位置量测矢量，并计算第一转换偏差和第一转换协方差。

3.根据权利要求2所述的滤波方法，其特征在于，所述第一状态估计器，利用广义平滑变结构滤波器和笛卡尔坐标系下的所述线性位置量测，获得第一级目标状态估计，包括以下步骤：

计算当前帧的目标状态先验估计、雷达量测先验估计和先验状态估计协方差阵；

根据所述当前帧的线性位置量测、所述第一转换偏差、所述第一转换协方差以及所述雷达量测先验估计，计算先验位置量测误差；

根据所述先验位置量测误差，计算第一新息增益项；

根据所述目标状态先验估计、所述先验状态估计协方差阵、所述先验位置量测误差以及所述第一新息增益项，计算当前帧的目标状态后验估计和后验状态估计协方差阵，将所述当前帧的目标状态后验估计和后验状态估计协方差阵作为第一级目标状态估计。

4.根据权利要求1-3任一所述的滤波方法，其特征在于，所述第二量测转换模块利用多普勒雷达的目标距离量测和目标径向速度量测，构造所述距离-径向速度积伪量测，并采用无偏转换方法计算所述距离-径向速度积伪量测的第二转换偏差、第二转换方差以及第二转换协方差。

5.根据权利要求4所述的滤波方法，其特征在于，所述第二状态估计器，基于所述目标距离-径向速度积伪量测，对所述第一级目标状态估计进行更新，得到当前帧目标最终的后验状态估计，包括以下步骤：

对所述距离-径向速度积伪量测进行预白化处理，得到预白化伪量测、预白化伪量测的偏差以及预白化伪量测的方差；

将所述第一级目标状态估计、所述预白化伪量测、所述预白化伪量测的偏差以及所述预白化伪量测的方差作为输入，构造局部近似的线性最小均方误差估计器，对所述第一级目标状态估计进行更新，得到所述当前帧目标最终的后验状态估计。

6.一种多普勒雷达序贯平滑变结构滤波装置，其特征在于，所述滤波装置包括第一量测转换模块、第一状态估计器、第二量测转换模块以及第二状态估计器，其中：

所述第一量测转换模块，用于将当前帧多普勒雷达的非线性的目标位置量测，转换为笛卡尔坐标系下的线性位置量测；

所述第一状态估计器，用于利用广义平滑变结构滤波器和笛卡尔坐标系下的所述线性位置量测，获得第一级目标状态估计；

所述第二量测转换模块，用于利用当前帧多普勒雷达的目标径向速度量测构造目标距离-径向速度积伪量测；

所述第二状态估计器，用于基于所述目标距离-径向速度积伪量测，对所述第一级目标状态估计进行更新，得到当前帧目标最终的后验状态估计。

7.根据权利要求6所述的滤波装置，其特征在于，所述第一量测转换模块采用无偏量测转换的方法将多普勒雷达三维球坐标或者二维极坐标下的所述非线性目标位置量测矢量转换为笛卡尔坐标系下的所述线性位置量测矢量，并计算第一转换偏差和第一转换协方差。