光電目標(biāo)跟蹤中的狀態(tài)估計(jì).pdf

1、本文針對(duì)光電跟蹤設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中跟蹤精度與平穩(wěn)性不足的問(wèn)題，對(duì)光電目標(biāo)跟蹤中的濾波、預(yù)測(cè)方法和數(shù)據(jù)融合方法進(jìn)行研究，主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果包括以下幾個(gè)方面： 在目標(biāo)跟蹤的濾波、預(yù)測(cè)方法方面，提出一種在目標(biāo)跟蹤中利用一定數(shù)量的某類(lèi)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，以其某階差分與理想模型之差來(lái)近似確定Kalman濾波方程中模型噪聲水平的方法，使得對(duì)模型噪聲的估計(jì)盡量準(zhǔn)確以提高目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)精度，解決了Kalman濾波中模型噪聲難以確定的問(wèn)題；還提出在使

2、用多尺度方法確定觀測(cè)數(shù)據(jù)噪聲特性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)跟蹤的方法。 根據(jù)光電跟蹤設(shè)備目標(biāo)跟蹤的特點(diǎn)，提出廣義合作目標(biāo)的概念，將小視場(chǎng)光電跟蹤系統(tǒng)跟蹤的目標(biāo)都?xì)w結(jié)為廣義合作目標(biāo)的某種類(lèi)型；并在此基礎(chǔ)上提出廣義合作目標(biāo)的誤差空間估計(jì)方法，將機(jī)動(dòng)水平不同的目標(biāo)的跟蹤轉(zhuǎn)換為弱機(jī)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤，使得同樣的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型能適應(yīng)更寬的目標(biāo)機(jī)動(dòng)范圍。 通過(guò)對(duì)單站式光電目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)中的觀測(cè)噪聲來(lái)源及其關(guān)系進(jìn)行分析，在通常的合成位置融合方法之外，提

3、出脫靶量融合方法，并給出兩種融合方法中觀測(cè)數(shù)據(jù)方差特性的計(jì)算方法。同時(shí)，證明了脫靶量融合方法的融合結(jié)果只與探測(cè)器靜態(tài)噪聲方差有關(guān)，而與機(jī)架運(yùn)動(dòng)噪聲無(wú)關(guān)，從而在融合時(shí)可以不用計(jì)算動(dòng)態(tài)噪聲水平，減小計(jì)算量。本文還將相關(guān)條件下多傳感器的最小方差融合估計(jì)算法推廣到n傳感器的情況。 量測(cè)有效性不確定和量測(cè)不等維數(shù)是多傳感器應(yīng)用系統(tǒng)的兩個(gè)典型特征。針對(duì)量測(cè)有效性不確定的問(wèn)題，提出多傳感器環(huán)境中非確定性量測(cè)條件下不確定性的衡量與表示方法以及對(duì)

4、應(yīng)的量測(cè)融合估計(jì)算法，并證明了該算法更具有普遍性，標(biāo)準(zhǔn)的量測(cè)融合算法只是其特例。針對(duì)觀測(cè)向量維數(shù)不等的問(wèn)題，提出按照觀測(cè)數(shù)據(jù)的物理意義來(lái)構(gòu)造維數(shù)較低的全局觀測(cè)空間，將維數(shù)不等的局部觀測(cè)向量擴(kuò)展成全局觀測(cè)空間中的等效表示形式，從而用復(fù)合量測(cè)濾波法進(jìn)行融合的方法。該方法可以克服復(fù)合量測(cè)濾波法要求觀測(cè)向量等維的局限，降低不等維數(shù)觀測(cè)向量融合時(shí)的計(jì)算量。 針對(duì)天體跟蹤中進(jìn)行目標(biāo)位置預(yù)測(cè)時(shí)動(dòng)力學(xué)模型方法與運(yùn)動(dòng)學(xué)模型方法存在的問(wèn)題，根據(jù)兩種

5、方法的預(yù)測(cè)誤差來(lái)源與類(lèi)型，提出利用動(dòng)力學(xué)模型方法離線預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算并補(bǔ)償預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)位置誤差的誤差空間估計(jì)方法和修正預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)間誤差的序列匹配算法，并對(duì)這兩種算法進(jìn)行了一系列改進(jìn)和推廣。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這兩種算法結(jié)合使用時(shí)能取得較好的目標(biāo)位置預(yù)測(cè)效果，且計(jì)算時(shí)間亦能滿足實(shí)時(shí)應(yīng)用的需要。 盡管本文以光電目標(biāo)跟蹤為背景，但以上幾方面中除了脫靶量融合方法外，研究的都是目標(biāo)跟蹤中具有普遍性的問(wèn)題，因此本文的方法和結(jié)論對(duì)其他類(lèi)型的跟蹤系