[发明专利]一种观测量短暂丢失情况下的水面目标救援状态估计方法

权利要求书

1.一种观测量短暂丢失情况下的水面目标救援状态估计方法，其特征在于，所述方法的具体过程为：

步骤1、基于多项式拟合原理，建立基于历史量测的状态转移模型；

步骤2、步骤1建立的状态转移模型中的关键问题是历史测量数据量M的选取，基于拟合误差设计M的自适应调整策略；

M的自适应调整策略为：

令状态转移模型初始化时选取的量测拟合数据量为M_min个，X_M(m)表示拟合数据中的第m个历史量测值，拟合后得出的模型为g_M(X)，其对应的拟合估计值为g_M(X,m)，则拟合估计误差为

令均方根拟合误差为ε_M，则：

最小的量测数据拟合误差ε_min可表示为：

根据循环计算，直到以下条件被满足：

ε_M＞κε_min (6)

其中κ表示门限调整系数；当满足式(6)时，停止循环计算，当前的拟合历史量测数据量个数为M-1，认为在最近的M-1次测量中，目标做的运动是相对稳定的；

步骤3、基于步骤1的状态转移模型和步骤2的M值自适应调整策略，建立观测量短暂丢失情况下的目标状态估计系统模型；

步骤4、基于Chapman-Kolmogorov方程的权值自适应更新策略设计改进高斯混合容积卡尔曼滤波；

步骤5、在所述目标状态估计系统模型的基础上采用改进高斯混合容积卡尔曼滤波对观测量短暂丢失条件下的水面目标进行状态估计。

2.根据权利要求1所述的一种观测量短暂丢失情况下的水面目标救援状态估计方法，其特征在于：步骤1中基于历史量测的状态转移模型为：

采用从当前点向前取M个连续的历史量测数据来确定多项式的拟合系数，进而建立目标的状态转移模型：

其中m为索引序号，x(m)表示第m个历史量测数据，p(m)表示利用多项式拟合获得的历史量测拟合值，W_x(m)表示状态转移模型的噪声。

3.根据权利要求2所述的一种观测量短暂丢失情况下的水面目标救援状态估计方法，其特征在于：步骤3中的目标状态估计系统模型的建立过程为：

对救援船与失事目标的横向距离X进行一阶差分，并且利用二阶多项式进行拟合逼近后可以得到：

由式(7)可得出观测量短暂缺失时的目标状态估计系统模型为

其中表示前面介绍的目标状态自适应拟合值，分别表示救援船与失事目标的相对横向距离、速度及加速度的变化量；分别表示救援船与失事目标的相对纵向距离、速度及加速度的变化量；其上波浪表示相对的意思；

m为索引序号；x_k为k时刻的状态量，表示失事目标当前位姿估计值；z_k为k时刻的观测量，表示救援船对失事目标的测量值；F表示状态转移矩阵，h(x_k)表示观测函数；w_k-1表示过程噪声；v_k表示观测噪声；

γ＝0时，观测量无缺失情况；γ＝1表示观测量缺失；

表示救援船与失事目标的相对的横向距离，表示救援船与失事目标的相对的纵向距离。