[发明专利]一种基于简化容积粒子滤波的目标定位方法

权利要求书

1.一种基于简化容积粒子滤波的目标定位方法，所述方法包括：

步骤1)建立k时刻的目标运动的状态空间模型；利用状态空间模型对k时刻目标状态进行预测得到第一次滤波结果和协方差矩阵

步骤2)记为产生粒子集合的“种子”，以为中心，为半径生成k时刻的粒子集，并为粒子集中的每个粒子计算权值并归一化权值；

步骤3)从步骤2)的粒子集中选取“优质粒子”，并将“优质粒子”的权值进行归一化；这些“优质粒子”组成新粒子集；

步骤4)对步骤3)得到的新粒子集进行重采样，得到重采样粒子集；

步骤5)计算重采样粒子集中粒子的均值为和是k时刻的目标状态向量的输出；

所述步骤2)具体包括：

步骤2-1)记为产生粒子集合的“种子”，以为中心，为半径生成k时刻的粒子集，包含N个粒子

其中，表示以为均值，为方差的高斯分布；

步骤2-2)为粒子集中每个粒子计算权重

其中，表示给定先验分布函数和的条件下，得到Z_k的概率；

步骤2-3)对进行归一化后得到归一化权重

所述步骤3)具体为：

给定一个权重阈值ω_th，将权值小于ω_th的粒子全都舍弃，余下的记为“优质粒子”，共M个；将“优质粒子”重新按顺序从1开始编号记为ω_i为归一化后的权值。

2.根据权利要求1所述的基于简化容积粒子滤波的目标定位方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：

步骤1-1)使用如下状态空间模型描述的目标的运动：

X_k＝f(X_k-1)+w_k， (1)

Z_k＝h(X_k)+v_k， (2)

其中，k为整数，时刻k的目标状态为X_k∈Rⁿ；Z_k为传感器采集到的量测信息；w_k∈Rⁿ为输入的白噪声，v_k∈R^m为观测噪声；式(1)为状态方程，式(2)为观测方程，f(·)为状态转移函数，h(·)为观测信息函数，结合先验知识给定目标状态的初值X₀；

步骤1-2)结合状态空间模型，使用容积卡尔曼滤波对k时刻目标的状态进行预测，得到第一次滤波结果及其对应的协方差矩阵

3.根据权利要求2所述的基于简化容积粒子滤波的目标定位方法，其特征在于，所述权重阈值ω_th＝1/N。

4.根据权利要求3所述的基于简化容积粒子滤波的目标定位方法，其特征在于，所述重采样为：随机重采样、多项式重采样、系统重采样或残差重采样。

5.根据权利要求4所述的基于简化容积粒子滤波的目标定位方法，其特征在于，所述步骤5)具体为：

所述步骤4)中重采样粒子集为：ω_j′＝1/M；重采样粒子集的均值为：

输出k时刻的目标状态向量：重采样粒子集的均值和步骤1)的协方差矩阵