[发明专利]航迹初始化方法及装置

说明书

本发明公开一种航迹初始化方法及装置，方法包括：获取初始时刻传感器输出目标在极坐标下的有效测量值；基于建立在直角坐标系下的目标运动模型，将有效测量值转换为满足对应关系条件的孪生航迹初始组合值；建立目标状态估计的评价函数模型，并将评价函数模型作用至孪生航迹初始组合值，得到多个航迹初始值对应的评价结果；选取评价结果最接近目标真实轨迹状态对应的航迹初始值作为目标追踪过程中使用的航迹初始值。通过上述方法可以实现目标跟踪过程中对目标状态进行初始化，解决了现有经验设定法中经验值设定的不确定性以及位置差分法中测量周期的延时需求而导致航迹初始化方法存在误差较大、时间延时较长的问题。

技术领域

本发明涉及导航技术领域，具体而言，涉及一种航迹初始化方法及装置。

背景技术

在基于雷达等传感器的目标检测及跟踪的数据处理技术领域，进行目标跟踪的航迹起始阶段，需要结合所假设的目标状态模型和测量值，对目标的状态进行初始化，也即进行目标跟踪滤波的初始值设置。

航迹初始化是否接近目标的真实运动状态，对后续的滤波效果和滤波收敛效果都有明显影响，如果初始化算法设置的初始值比较契合目标于运动的真实状态，那么跟踪滤波过程航迹收敛较快，并且滤波效果更接近目标真实值；反之，如果初始化算法设置的初始值相对偏离目标运动的真实状态，那么后续滤波算法那需要化较长的数据处理周期来消除初始值对目标真实运动状态的影响，甚至如果设置的初始值偏离目标运动的真实状态较大，可能直接导致后续滤波跟踪过程中航迹发散或者无法收敛。因此，有效的航迹初始化结果，有利于提升目标跟踪的滤波效果和滤波收敛速度。

在基于雷达等传感器的目标检测及跟踪过程中，通常传感器获得的是极坐标下的测量值，而目标跟踪处理算法是期望获得在直角坐标系下的目标运动状态。显然，在目标跟踪算法运行的起始时刻，需要对直角坐标系下的目标运动状态进行初始化设置，这里直角坐标系下的目标运动状态的初始化设置包括初始位置信息设置和初始速度信息设置，对于初始位置信息设置，可通过雷达传感器初始时刻的测量值经过极坐标转直角坐标的方式进行变换而得到，对于初始速度信息设置，并不能直接通过坐标变换得到。在目标跟踪领域中，对于初始化速度信息的设置方式主要有经验设定法、位置差分法。其中，经验设定法为基于所处场景的经验值，对目标运动的初始状态中速度信息进行经验性的初始值设置，显然经验值的不确定性及较大误差都不利于改善航迹的滤波效果；位置差分法为采用连续至少两个测量周期的数据进行位置差分估计目标运动的初始状态中速度信息，显然，采用位置查分方式进行目标运动状态中的速度信息初始化设置至少存在两个测量周期的延时，即至少在第二个测量周期才可以进行一次差分计算，此外，位置差分的性能易受到传感器测量精度的影响，例如，在电磁环境较为恶劣的目标密集场景，或因目标距离较远而导致量测误差较大的情况下，直接采用位置差分法求解得到的初始状态中的速度信息很可能与目标真实状态信息偏差较大，进而导致目标跟踪初期收敛速度较慢，甚至有可能使得滤波算法发散。

发明内容

本发明提供了一种航迹初始化方法及装置，能够在航迹初始化阶段设置多组目标在直角坐标系下的航迹初始值，并使用不同初始值建立相应的评价函数模型来对航迹初始值是否接近目标真实轨迹状态进行评价，从而解决了现有经验设定法中经验值设定的不确定性以及位置差分法中测量周期的延时需求而导致航迹初始化方法存在误差较大、时间延时较长的问题。具体的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种航迹初始化方法，所述方法包括：

获取初始时刻传感器输出目标在极坐标下的有效测量值，所述有效测量值包括目标相对传感器的径向距离、目标相对传感器的方位角以及目标相对传感器的径向多普勒速度；

基于建立在直角坐标系下的目标运动模型，将所述有效测量值转换为满足对应关系条件的孪生航迹初始组合值，所述孪生航迹初始组合值包括多组目标在直角坐标系下的航迹初始值；