本發(fā)明涉及傳感器技術領域，尤其涉及一種轉彎機動目標的狀態(tài)估計方法及裝置。

背景技術：

目標跟蹤通常需要傳感器根據(jù)最初幾個時刻的測量數(shù)據(jù)估計出目標的初始狀態(tài)，從而起始新的目標軌跡，現(xiàn)有的初始狀態(tài)的估計方法只適用于勻速運動的目標和勻加速運動的目標，不適用于轉彎機動目標，如何有效估計轉彎機動目標的狀態(tài)是一個需要探索和研究的關鍵技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種轉彎機動目標的狀態(tài)估計方法及裝置，旨在解決現(xiàn)有技術難以有效估計出轉彎機動目標狀態(tài)的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種轉彎機動目標的狀態(tài)估計方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1、利用n個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)獲得轉彎機動目標的轉彎率估計；

步驟2、利用所述位置測量數(shù)據(jù)及所述轉彎率估計獲得所述轉彎機動目標的位置和速度估計；

步驟3、基于所述轉彎率估計及所述位置和速度估計得到所述轉彎機動目標的狀態(tài)估計。

進一步地，所述步驟1具體包括：

設所述轉彎機動目標在n個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)為其中，k＝1,2,…,n，表示所述轉彎機動目標在k時刻的位置測量數(shù)據(jù)的x分量，表示所述轉彎機動目標在k時刻的位置測量數(shù)據(jù)的y分量，tk表示在k時刻的時間；

利用連續(xù)的三個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)和獲得所述轉彎機動目標在i時刻的轉彎率為ωi；

其中，

i＝1,2,…,n-2，sgn(ai)表示變量ai的符號

基于所述轉彎率ωi，其中，i＝1,2,…,n-2，確定所述轉彎機動目標的轉彎率估計為

進一步地，所述步驟2具體包括：

將所述n個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)合并成一個列向量my，其中，

上標t表示矩陣或向量的轉置；

將所述轉彎機動目標在r時刻的位置及速度表示為列向量ξr，其中，r＝1,2,…,n，xr表示所述r時刻目標位置的x分量，yr表示所述r時刻目標位置的y分量，表示所述r時刻目標運動速度的x分量，表示所述r時刻目標運動速度的y分量；

基于所述列向量my及所述轉彎率估計確定所述轉彎機動目標在r時刻的位置和速度估計為

其中，

進一步地，所述步驟3具體包括：

將所述轉彎率估計和所述位置和速度估計進行合并，確定出轉彎機動目標在r時刻的狀態(tài)估計為

其中，

表示所述位置和速度估計，表示所述轉彎率估計。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種轉彎機動目標的狀態(tài)估計裝置，所述裝置包括：

轉彎率估計模塊，用于利用所述n個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)獲得轉彎機動目標的轉彎率估計；

位置和速度估計模塊，用于利用所述位置測量數(shù)據(jù)及所述轉彎率估計獲得所述轉彎機動目標的位置和速度估計；

目標狀態(tài)獲取模塊，用于基于所述轉彎率估計及所述位置和速度估計得到所述轉彎機動目標的狀態(tài)估計。

進一步地，所述轉彎率估計模塊具體用于：

設所述轉彎機動目標在n個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)為其中，k＝1,2,…,n，表示所述轉彎機動目標在k時刻的位置測量數(shù)據(jù)的x分量，表示所述轉彎機動目標在k時刻的位置測量數(shù)據(jù)的y分量，tk表示在k時刻的時間；

利用連續(xù)的三個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)和獲得所述轉彎機動目標在i時刻的轉彎率為ωi；

其中，

i＝1,2,…,n-2，sgn(ai)表示變量ai的符號

基于所述轉彎率ωi，其中，i＝1,2,…,n-2，確定所述轉彎機動目標的轉彎率估計為

進一步地，所述位置和速度估計模塊具體用于：

將所述n個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)合并成一個列向量my，其中，

上標t表示矩陣或向量的轉置；

將所述轉彎機動目標在r時刻的位置及速度表示為列向量ξr，其中，r＝1,2,…,n，xr表示所述r時刻目標位置的x分量，yr表示所述r時刻目標位置的y分量，表示所述r時刻目標運動速度的x分量，表示所述r時刻目標運動速度的y分量；

基于所述列向量my及所述轉彎率估計確定所述轉彎機動目標在r時刻的位置和速度估計為

其中，

進一步地，所述目標狀態(tài)獲取模塊具體用于：

將所述轉彎率估計和所述位置和速度估計進行合并，確定出轉彎機動目標在r時刻的狀態(tài)估計為

其中，

表示所述位置和速度估計，表示所述轉彎率估計。

本發(fā)明提供了一種轉彎機動目標的狀態(tài)估計方法，利用n個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)獲得轉彎機動目標的轉彎率估計，利用位置測量數(shù)據(jù)及轉彎率估計獲得轉彎機動目標的位置和速度估計，基于轉彎率估計及位置和速度估計得到轉彎機動目標的狀態(tài)估計。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過將轉彎機動目標的轉彎率估計及位置和速度估計進行合并處理，從而可以有效地估計出轉彎機動目標的狀態(tài)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例。

圖1為本發(fā)明第一實施例提供的一種轉彎機動目標的狀態(tài)估計方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明第二實施例提供的一種轉彎機動目標的狀態(tài)估計裝置的細化功能模塊示意圖；

圖3為采樣周期t＝2s時的4個位置測量數(shù)據(jù)的示意圖；

圖4為轉彎機動目標在t＝0s時刻的狀態(tài)估計與轉彎機動目標在t＝0s時的真實狀態(tài)值；

圖5為進行了100次montecarlo實驗得到的轉彎機動目標在t＝0s時刻的狀態(tài)估計均值與轉彎機動目標在t＝0s時的真實狀態(tài)值。

具體實施方式

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為了說明本發(fā)明所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。

請參閱圖1，為本發(fā)明第一實施例提供的一種轉彎機動目標的狀態(tài)估計方法的流程示意圖，包括以下步驟：

步驟s101、利用n個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)獲得轉彎機動目標的轉彎率估計；

所述步驟s101具體包括：

設所述轉彎機動目標在n個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)為其中，k＝1,2,…,n，表示所述轉彎機動目標在k時刻的位置測量數(shù)據(jù)的x分量，表示所述轉彎機動目標在k時刻的位置測量數(shù)據(jù)的y分量，tk表示在k時刻的時間；

利用連續(xù)的三個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)和獲得所述轉彎機動目標在i時刻的轉彎率為ωi；

其中，

i＝1,2,…,n-2，sgn(ai)表示變量ai的符號

基于所述轉彎率ωi，其中，i＝1,2,…,n-2，確定所述轉彎機動目標的轉彎率估計為

步驟s102、利用所述位置測量數(shù)據(jù)及所述轉彎率估計獲得所述轉彎機動目標的位置和速度估計；

所述步驟s102具體包括：

將所述n個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)合并成一個列向量my，其中，

上標t表示矩陣或向量的轉置；

將所述轉彎機動目標在r時刻的位置及速度表示為列向量ξr，其中，r＝1,2,…,n，xr表示所述r時刻目標位置的x分量，yr表示所述r時刻目標位置的y分量，表示所述r時刻目標運動速度的x分量，表示所述r時刻目標運動速度的y分量；

基于所述列向量my及所述轉彎率估計確定所述轉彎機動目標在r時刻的位置和速度估計為

其中，

步驟s103、基于所述轉彎率估計及所述位置和速度估計得到所述轉彎機動目標的狀態(tài)估計。

所述步驟s103具體包括：

將所述轉彎率估計和所述位置和速度估計進行合并，確定出轉彎機動目標在r時刻的狀態(tài)估計為

其中，

表示所述位置和速度估計，表示所述轉彎率估計。

綜上所述，利用n個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)獲得轉彎機動目標的轉彎率估計，利用位置測量數(shù)據(jù)及轉彎率估計獲得轉彎機動目標的位置和速度估計，基于轉彎率估計及位置和速度估計得到轉彎機動目標的狀態(tài)估計。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過將轉彎機動目標的轉彎率估計及位置和速度估計進行合并處理，從而可以有效地估計出轉彎機動目標的狀態(tài)。

作為本發(fā)明的第二個實施例，如圖2所示，本發(fā)明還提供了一種轉彎機動目標的狀態(tài)估計裝置，該裝置包括：

轉彎率估計模塊10，用于利用所述n個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)獲得轉彎機動目標的轉彎率估計；

位置和速度估計模塊20，用于利用所述位置測量數(shù)據(jù)及所述轉彎率估計獲得所述轉彎機動目標的位置和速度估計；

目標狀態(tài)獲取模塊30，用于基于所述轉彎率估計及所述位置和速度估計得到所述轉彎機動目標的狀態(tài)估計。

上述轉彎率估計模塊10具體用于：

設所述轉彎機動目標在n個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)為其中，k＝1,2,…,n，表示所述轉彎機動目標在k時刻的位置測量數(shù)據(jù)的x分量，表示所述轉彎機動目標在k時刻的位置測量數(shù)據(jù)的y分量，tk表示在k時刻的時間；

利用連續(xù)的三個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)和獲得所述轉彎機動目標在i時刻的轉彎率為ωi；

其中，

i＝1,2,…,n-2，sgn(ai)表示變量ai的符號

基于所述轉彎率ωi，其中，i＝1,2,…,n-2，確定所述轉彎機動目標的轉彎率估計為

上述位置和速度估計模塊20具體用于：

將所述n個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)合并成一個列向量my，其中，

上標t表示矩陣或向量的轉置；

將所述轉彎機動目標在r時刻的位置及速度表示為列向量ξr，其中，r＝1,2,…,n，xr表示所述r時刻目標位置的x分量，yr表示所述r時刻目標位置的y分量，表示所述r時刻目標運動速度的x分量，表示所述r時刻目標運動速度的y分量；

基于所述列向量my及所述轉彎率估計確定所述轉彎機動目標在r時刻的位置和速度估計為

其中，

上述目標狀態(tài)獲取模塊30具體用于：

將所述轉彎率估計和所述位置和速度估計進行合并，確定出轉彎機動目標在r時刻的狀態(tài)估計為

其中，

表示所述位置和速度估計，表示所述轉彎率估計。

作為本發(fā)明的一個實例，考慮一個在二維空間中作轉彎機動的轉彎機動目標，該轉彎機動目標的初始位置為[x0,y0]^t＝[600m,800m]^t，初始速度為轉彎率為ω＝5°/s，傳感器測量目標位置，其采樣周期為t＝2s，位置測量數(shù)據(jù)為目標位置加上測量噪聲，用σx表示傳感器在x方向上的測量噪聲的標準差，σy.表示傳感器在y方向上的測量噪聲的標準差，它們的取值為：σx＝σy＝1m。傳感器在t＝0、t＝t、t＝2t和t＝3t對目標測量，得到4個位置測量數(shù)據(jù)，傳感器在4個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖4所示為本發(fā)明對圖3中的4個位置測量數(shù)據(jù)進行處理，得到轉彎機動目標在t＝0s時刻的狀態(tài)估計與真實的目標狀態(tài)值。

圖5所示為本發(fā)明進行100次蒙特卡羅(montecarlo，mc)實驗，得到的轉彎機動目標在t＝0s時刻的狀態(tài)估計均值和真實的目標狀態(tài)值。圖4與圖5所示的實驗結果表明，本發(fā)明的方法可以獲得較為精確和可靠的目標狀態(tài)估計，其狀態(tài)估計非常接近真實的目標狀態(tài)值。

綜上所述，利用n個不同時刻的位置測量數(shù)據(jù)獲得轉彎機動目標的轉彎率估計，利用位置測量數(shù)據(jù)及轉彎率估計獲得轉彎機動目標的位置和速度估計，基于轉彎率估計及位置和速度估計得到轉彎機動目標的狀態(tài)估計。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過將轉彎機動目標的轉彎率估計及位置和速度估計進行合并處理，從而可以有效地估計出轉彎機動目標的狀態(tài)。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述模塊的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個模塊或組件可以結合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的模塊可以是或者也可以不是物理上分開的，作為模塊顯示的部件可以是或者也可以不是物理模塊，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡模塊上。可以根據(jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能模塊可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個模塊單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上模塊集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實現(xiàn)。

所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術方案本質上或者說對現(xiàn)有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網(wǎng)絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

需要說明的是，對于前述的各方法實施例，為了簡便描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領域技術人員應該知悉，本發(fā)明并不受所描述的動作順序的限制，因為依據(jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其它順序或者同時進行。其次，本領域技術人員也應該知悉，說明書中所描述的實施例均屬于優(yōu)選實施例，所涉及的動作和模塊并不一定都是本發(fā)明所必須的。

在上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其它實施例的相關描述。

以上為對本發(fā)明所提供的一種轉彎機動目標的狀態(tài)估計方法及裝置的描述，對于本領域的技術人員，依據(jù)本發(fā)明實施例的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。