基于滾動時域估計的目標(biāo)跟蹤研究.pdf

1、目標(biāo)跟蹤在民用和軍用領(lǐng)域有著重要而明確的工程應(yīng)用背景，其基本問題是如何根據(jù)觀測數(shù)據(jù)實時準(zhǔn)確地估計目標(biāo)運動狀態(tài)，即狀態(tài)最優(yōu)估計問題。在實際跟蹤問題中，由于物理(規(guī)律)原理、目標(biāo)運動特性和系統(tǒng)需求等因素，目標(biāo)運動狀態(tài)和外部干擾都不可避免地受到各種約束條件影響。傳統(tǒng)的跟蹤濾波方法，如線性系統(tǒng)的卡爾曼濾波和非線性系統(tǒng)的擴(kuò)展卡爾曼濾波，雖然可以快速地跟蹤運動目標(biāo)，但是由于沒有考慮實際跟蹤系統(tǒng)中存在的物理約束，導(dǎo)致估計結(jié)果不準(zhǔn)確，甚至不符合實際狀態(tài)

2、。針對這一情況，本文開展了滾動時域估計算法的研究及其在目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用。
　　針對目標(biāo)跟蹤問題中廣泛存在的約束條件和非線性特性，分析滾動時域估計方法的優(yōu)勢和特點，討論如何合理地設(shè)計不等式約束條件以降低跟蹤模型精度要求和適應(yīng)各種物理規(guī)律，并討論了到達(dá)代價設(shè)計或近似的方法及保證估計器穩(wěn)定的條件。
　　對目標(biāo)跟蹤問題，從簡單的線性情況到復(fù)雜的非線性情況由淺入深地進(jìn)行滾動時域估計方法的應(yīng)用研究。針對帶約束的線性目標(biāo)跟蹤問題，利用卡爾

3、曼濾波協(xié)方差更新近似逼近帶約束線性系統(tǒng)的到達(dá)代價，從而將全時域狀態(tài)優(yōu)化估計轉(zhuǎn)化為有限時域狀態(tài)優(yōu)化估計。根據(jù)數(shù)值實例分析可得，滾動時域估計在優(yōu)化問題中考慮約束條件的影響，相比卡爾曼濾波具有更高的估計精度。針對帶約束的非線性目標(biāo)跟蹤問題，滾動時域估計對模型線性化后用擴(kuò)展卡爾曼濾波協(xié)方差更新計算近似到達(dá)代價；也可利用無跡變換和sigma采樣點計算協(xié)方差，進(jìn)而計算近似到達(dá)代價。當(dāng)約束不起作用時，sigma點的選擇與無跡卡爾曼濾波相同；當(dāng)約束作用