[发明专利]基于轨迹预报的空间目标中断航迹关联方法

摘要

本发明公开了一种基于轨迹预报的空间目标中断航迹关联方法，该技术属于航迹关联技术领域。空间目标具有密集性高、目标间相对运动速度低、可分性差等特点，容易导致跟踪过程中存在目标时跟时丢、同一目标被多次进行航迹起始并赋予多个批号等问题，为了有效改善空间目标跟踪的连续性、稳定性，提高目标跟踪精度和有效跟踪批数，本发明针对空间目标的速度和位置分别采用一阶和二阶最小二乘曲线拟合来提高轨迹预报初值点的精度，利用由变阶曲线拟合获得的轨迹预报初值点位置，根据空间目标动力学方程估计该时刻的目标加速度，由估计的加速度利用欧拉外推预报法对空间目标运动轨迹进行预报，利用空间目标轨迹预报结果解决中断航迹关联问题。

主权项

一种基于轨迹预报的空间目标中断航迹关联方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在初值点获取过程中，对空间目标速度和位置采用曲线拟合方法进行平滑处理；步骤2：设由曲线拟合获得的tk时刻地心惯性坐标系下轨迹预报初值点位置为(xI,yI,zI)，则根据空间目标动力学方程算得该时刻的空间目标加速度估计值为x··Iy··Iz··I=-μrI3(1+cerI2(1-5(zIrI)2))xI(1+cerI2(1-5(zIrI)2))yI(1+cerI2(3-5(zIrI)2))zI---(1)]]>其中：μ＝3.986004418×1014m3·s‑2为万有引力常数，J2＝1.08264×10‑3为地球二阶带谐系数，re＝6378137m为地球赤道半径；步骤3：结合曲线拟合获得的tk时刻地心惯性坐标系下轨迹预报初值点速度由欧拉外推预报法算得tk+1时刻的空间目标位置和速度预测值分别为xItk+1=xI+x·I(tk+1-tk)+0.5x··I(tk+1-tk)2yItk+1=yI+y·I(tk+1-tk)+0.5y··I(tk+1-tk)2zItk+1=zI+z·I(tk+1-tk)+0.5z··I(tk+1-tk)2---(2)]]>x·Itk+1=x·I+x··I(tk+1-tk)y·Itk+1=y·I+y··I(tk+1-tk)z·Itk+1=z·I+z··I(tk+1-tk)---(3)]]>利用式(2)、(3)获得的tk+1时刻空间目标位置和速度预测值，由式(1)算得tk+1时刻空间目标加速度估计值，进而算得tk+2时刻的空间目标位置和速度预测值，依次类推对后续不同时刻的空间目标位置和速度进行预测；步骤4：中断前空间目标位置、速度预测值和中断后空间目标航迹进行时刻对准，依次以中断前空间目标为中心和中断后目标航迹进行关联，设k时刻中断前目标航迹i的外推状态向量用表示，即X^i1(k|k)=xIyIzIx·Iy·Iz·I′---(4)]]>其中：xI,yI,zI和分别为中断前空间目标位置、速度预测值；相应的中断后目标j滤波获得的同一时刻的目标状态向量用表示，由和构造位置检验统计量λij(k)λij(k)=(x^i1(k|k)-x^j2(k|k))2+(y^i1(k|k)-y^j2(k|k))2+(z^i1(k|k)-z^j2(k|k))2---(5)]]>其中：和分别为状态向量中相应的x、y和z位置元素，和分别为状态向量中相应的位置元素；若位置检验统计量λij(k)低于设定的检验门限D限，其中D限的取值根据空中目标类型和工程经验确定和调整，即λij(k)≤D限，则判定k时刻中断后目标航迹j和中断前目标i位置关联检验成功；步骤5：如果该时刻有多个中断后目标航迹满足步骤4中的位置关联检验要求，则将满足位置关联检验的中断后目标航迹号赋予集合ΛD，即ΛD＝{j|λij(k)≤D限}   (6)并利于集合ΛD中的元素构造速度检验统计量Δilv(k)=|x·^i1(k|k)+y·^i1(k|k)+z·^i1(k|k)-x·^l2(k|k)+y·^l2(k|k)+z·^l2(k|k)|,l∈ΛD---(7)]]>若速度检验统计量低于设定的检验门限V限，则判定中断后目标航迹l和中断前目标i速度关联检验成功；步骤6：如果此时仍有多个中断后目标航迹满足和中断前目标i的速度关联检验要求，即中的元素多于1个，则取ΛV中值最小者对应的航迹用来和中断前目标航迹i关联。