[发明专利]一种浅海匀速运动目标初始状态估计方法

权利要求书

1.一种浅海匀速运动目标初始状态估计方法，其特征在于步骤如下：

步骤一：基于观测时间段内的n个观测值n为观测次数，k为观测时刻序号，k＝1,2,3,…,n，为第k观测时刻目标水平方位角观测值，为第k观测时刻阵列不变量观测值，按下式构造测量矩阵和状态矩阵

其中，X_ok＝[x_ok,y_ok,v_xok,v_yok]^T表示拖曳线列阵在第k时刻的状态，x_ok表示拖曳线列阵在第k时刻的横坐标，y_ok表示拖曳线列阵在第k时刻的纵坐标，v_xok表示拖曳线列阵在第k时刻的速度沿x轴的分量，v_yok表示拖曳线列阵在第k时刻速度沿y轴分量；表示第k时刻的测量向量1，表示第k时刻的测量向量2，F_k为第k时刻的匀速运动模型的状态转移矩阵，表示第k时刻的状态向量1，表示第k时刻的状态向量2，分别按照下列公式计算：

其中，c为声速，I₂表示2阶单位矩阵，0₂表示2阶零矩阵，0_2×1表示大小为2×1的零矩阵，0_1×2表示大小为1×2的零矩阵，T为观测总时长；是拖曳线列阵在第k时刻的正横方向和目标方位之间的夹角的观测值；

步骤二：根据线性关系：

解出目标初始状态X₀的估计值为：

其中，为一个5×1的向量，其前2个维度为目标初始时刻位置[x₀,y₀]^T的估计值，第3、4个维度为初始时刻目标运动速度[v_x0,v_y0]^T的估计值，最后一个维度为初始时刻当前环境波导不变量β₀的估计值；x₀表示初始时刻目标所在位置横坐标值，y₀表示初始时刻目标所在位置纵坐标值，v_x0表示初始时刻目标速度沿x轴的分量，v_y0表示初始时刻目标速度沿y轴的分量；

步骤三：将目标初始状态的估计值带入匀速目标运动模型，得到第k观测时刻目标状态的估计值

其中，表示第k时刻目标所在位置横坐标的估计值，表示第k时刻目标所在位置纵坐标的估计值，表示第k时刻目标速度沿x轴分量的估计值，表示第k时刻目标速度沿y轴分量的估计值，表示第k时刻当前环境波导不变量的估计值；

分别按以下公式计算得到第k时刻目标水平方位角和阵列不变量的估计值：

其中，[x_ok,y_ok]^T表示第k时刻拖曳线列阵的位置，x_ok表示拖曳线列阵在第k时刻的横坐标，y_ok表示拖曳线列阵在第k时刻的纵坐标，表示拖曳线列阵在第k时刻的正横方向和目标方位之间夹角的估计值，表示第k时刻目标与拖曳线列阵之间距离的估计值，按下式进行计算：

然后，按下式构造辅助变量矩阵G：

其中，表示第k时刻的测量向量1的估计值，表示第k时刻的测量向量2的估计值，分别按照下列公式计算：

步骤四：按下式计算得到最终的目标初始状态估计值

2.如权利要求1所述的一种浅海匀速运动目标初始状态估计方法，其特征在于：所述的拖曳线列阵在观测时间内处于运动状态且其运动复杂度高于目标运动的复杂度。

3.如权利要求1所述的一种浅海匀速运动目标初始状态估计方法，其特征在于：所述的目标水平方位角观测值利用拖曳线列阵的波束形成方法观测得到，所述的阵列不变量利用时间-到达角平面的曲线拟合的方法观测得到。

4.如权利要求1所述的一种浅海匀速运动目标初始状态估计方法，其特征在于：假设目标所处浅海环境的波导不变量在观测时间段内保持恒定。