基于滾動(dòng)時(shí)域估計(jì)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(wèn)題是如何根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地估計(jì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即狀態(tài)最優(yōu)估計(jì)問(wèn)題。在實(shí)際跟蹤問(wèn)題中，由于物理(規(guī)律)原理、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性和系統(tǒng)需求等因素，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)目標(biāo)，但是由于沒(méi)有考慮實(shí)際跟蹤系統(tǒng)中存在的物理約束，導(dǎo)致估計(jì)結(jié)果不準(zhǔn)確，甚至不符合實(shí)際狀態(tài)

2、。針對(duì)這一情況，本文開(kāi)展了滾動(dòng)時(shí)域估計(jì)算法的研究及其在目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用。
　　針對(duì)目標(biāo)跟蹤問(wèn)題中廣泛存在的約束條件和非線性特性，分析滾動(dòng)時(shí)域估計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，討論如何合理地設(shè)計(jì)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(jià)設(shè)計(jì)或近似的方法及保證估計(jì)器穩(wěn)定的條件。
　　對(duì)目標(biāo)跟蹤問(wèn)題，從簡(jiǎn)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(dòng)時(shí)域估計(jì)方法的應(yīng)用研究。針對(duì)帶約束的線性目標(biāo)跟蹤問(wèn)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(jià)，從而將全時(shí)域狀態(tài)優(yōu)化估計(jì)轉(zhuǎn)化為有限時(shí)域狀態(tài)優(yōu)化估計(jì)。根據(jù)數(shù)值實(shí)例分析可得，滾動(dòng)時(shí)域估計(jì)在優(yōu)化問(wèn)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(jì)精度。針對(duì)帶約束的非線性目標(biāo)跟蹤問(wèn)題，滾動(dòng)時(shí)域估計(jì)對(duì)模型線性化后用擴(kuò)展卡爾曼濾波協(xié)方差更新計(jì)算近似到達(dá)代價(jià)；也可利用無(wú)跡變換和sigma采樣點(diǎn)計(jì)算協(xié)方差，進(jìn)而計(jì)算近似到達(dá)代價(jià)。當(dāng)約束不起作用時(shí)，sigma點(diǎn)的選擇與無(wú)跡卡爾曼濾波相同；當(dāng)約束作用