[发明专利]一种海面目标航向航速估算方法

摘要

本发明提供了一种海面目标航向航速估算方法，首先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，然后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，再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，之后计算系统状态后验均值及系统状态后验协方差，最后引入自适应调整机制，计算系统状态最终的后验均值及系统状态最终的协方差矩阵。

主权项

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，Hk是量测函数h()在k时刻的雅克比矩阵，Rk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(P0,k|k‑1)是P0,k|k‑1的迹，tr(P1,k|k‑1)是P1,k|k‑1的迹。