[发明专利]一种海面目标航向航速估算方法

权利要求书

1.一种海面目标航向航速估算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，根据海面目标的运动状态建立出相应的系统状态空间模型，并根据机载雷达的测量原理建立量测模型，所述系统状态方程和所述量测方程如公式(1)所示：

公式(1)中k为时刻，f()表示系统状态转移函数，h()表示量测函数；

x_k表示k时刻系统状态向量，其取值范围为n_x为状态维数，R为实数；

Z_k表示k时刻外部量测向量，其取值范围为nz为量测维数；

w_k-1是系统噪声，其取值范围为nw是系统噪声维数；

v_k是量测噪声，其取值范围为n_v是量测噪声维数；

步骤二，计算容积卡尔曼滤波算法中系统状态的先验均值及先验协方差矩阵P_0,k|k-1，其计算公式如公式(2)所示：

公式(2)中m是容积点个数，是通过状态方程传播的容积点，Q_k-1是系统噪声协方差矩阵；

步骤三，计算截断卡尔曼滤波算法中系统状态的先验均值及先验协方差矩阵P_1,k|k-1，其计算公式如公式(3)所示：

公式(3)中h^-1()表示对量测函数求逆，H_k是量测函数h()在k时刻的雅克比矩阵，R_k是量测噪声协方差矩阵；

步骤四，根据容积卡尔曼滤波算法量测更新框架，并根据步骤二中算出的和P_0,k|k-1以及步骤三中算出的和P_1,k|k-1，通过公式(4)得到系统状态后验均值和系统状态后验协方差P_h,k|k，其中h为滤波算法选择参数，h＝0时的参数为容积卡尔曼滤波算法的参数，h＝1时的参数为截断卡尔曼滤波算法的参数；

公式(4)中W_h,k是卡尔曼滤波增益，Z_h,k是量测值，是量测先验均值，P_h,zz,k|k-1是量测的自相关先验协方差矩阵；

步骤五，引入自适应调整机制，通过公式(5)计算系统状态最终的后验均值通过公式(6)计算系统状态最终的协方差矩阵P_k|k，从而得到海面目标的航向航速计算值；

公式(5)和公式(6)中，α是自适应变换参数，α的计算公式如公式(7)所示：

公式(7)中，γ是预先设定的预调整参数，

tr(P_0,k|k-1)是P_0,k|k-1的迹，tr(P_1,k|k-1)是P_1,k|k-1的迹。

2.根据权利要求1所述的海面目标航向航速估算方法，其特征在于，步骤一中的状态空间模型包括匀速直线运动模型、匀加速直线运动模型、协同转弯模型。

3.根据权利要求1所述的海面目标航向航速估算方法，其特征在于，步骤一中的量测模型包括海面目标的距离以及方位角。

4.根据权利要求1所述的海面目标航向航速估算方法，其特征在于，公式(1)中的k时刻系统状态向量x_k包括目标的位置、速度和加速度，k时刻外部量测向量Z_k包括径向距离、方位角和俯仰角。

5.根据权利要求1所述的海面目标航向航速估算方法，其特征在于，步骤一中，w_k-1和v_k互不相关且均为服从高斯分布的零均值高斯白噪声，且w_k-1～N(0,Q_k-1)，v_k～N(0,R_k)，其中Q_k-1是系统噪声协方差矩阵，R_k是量测噪声协方差矩阵。