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专利号: 2019100126892
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于随机有限集的可分辨机动群目标状态估计方法,其特征在于该方法的具体步骤是:步骤(1).系统建模:

假设可分辨群目标做云转速运动,其中目标x在k+1时刻的动态方程如下:xk+1=Fkxk+Γωk;

其中,Fk为状态转移矩阵,Γ为状态噪声矩阵,ωk为系统噪声;当每个目标节点拥有单个父节点时,分辨群目标动态模型如下:xk+1,i=Fk,lXk,l+bk(l,i)+Γk,iωk,i;

zk+1,i=Hk+1xk+1,i+vk+1,i;

其中,xk+1,i表示目标i在k+1时刻的状态,zk+1,i表示目标i在k+1时刻的量测状态;Fk,l为目标l在k时刻的状态转移矩阵,Γk,i为目标i在k时刻的状态噪声矩阵,ωk,i表示目标i在k时刻的系统噪声,bk(l,i)为目标i和目标l之间在k时刻的位置关系,即位移向量;Hk+1为k+1时刻的观测矩阵,vk+1,i表示目标i在k时刻观测噪声;ωk,i和vk+1,i均服从正态分布;

和 表示目标i在x轴上的位置和速度, 和 表示目标i在y轴上的位置和速度,xk,i∈Xk,Xk为所有目标在k时刻状态的集合,T表示转置;在目标机动过程中,父节点的运动方向与父子节点方向之间的夹角β假设为稳定状态,父节点k时刻的运动方向的角度θv获取方式为:在机动群目标中,位移向量bk(l,i)满足:为父节点与子节点之间的距离;

当目标不存在父节点时,头结点的运动不受其他目标影响,目标不存在父节点时运动模型中的补偿向量,bk(l,i)=0,并且此时xk,l表示的是目标自身在k时刻的状态;

当目标存在多个父节点且在线性条件下时:zk+1,i=Hk+1xk+1,i+vk+1,i;

其中, 为目标i所有父节点的集合,wk(l,i)表示k时刻目标l为目标i的父节点的权重;

步骤(2).误差修正:

步骤(2.1).假设所有的目标具有相同的矩阵,即Fk,l=Fk,则:xk+1,i=Fkxk,l+Δbk(l,i)+Γk,iωk,i;

其中, 为k时刻,父目标l和子目标i直接的真位置向量;Δbk(l,i)为协作位移,取决于群目标间的协作关系;

由此,提出一个新的协作误差:

步骤(2.2).对于每一个目标i,通过它的目标状态xk,i,邻接矩阵Ad和协作误差 来构建新的模型,并且得出以下命题:命题1:假设群目标的动态模型如果满足以下两个条件:群的运动为简单运动;位移向量{bk(l,i)}为随机量并且为高斯分布,那么协作误差 也为高斯分布:那么协作误差 也为高斯,并且通过如下公式获得:其中,Qk,i为过程噪声的协方差矩阵,Pk为目标的状态协方差,Sk为位移分布协方差;

步骤(3).状态预测与更新:

将状态转移概率写成:

1)预测步:可分辨群目标初始状态为xk,在此状态下预测密度函数可由Champan‑Kolmogorov方程给出:令:

则预测密度为:

μk+1|k,i=Fk,ixk,i;

μk+1|k,i为目标预测分布;

2)状态更新步:预测密度pk+1,i为高斯分布,则相对应的后验函数为:其中,g(Z|X)为多目标似然函数;后验函数的分子部分导出方法如下:式中:

μk+1,i=μk+1|k,i+Kk+1,i(zk+1‑Hk+1μk+1|k,i);

Pk+1,i=(I‑Kk+1,iHk+1)Pk+1|k,i;

式中,R为过程噪声的协方差。