圆弧运动目标跟踪方法、装置、设备及介质

文档序号:42972167发布日期:2025-09-15 11:45阅读:33来源:国知局

本发明属于运动目标跟踪,尤其是一种圆弧运动目标跟踪方法、装置、设备及介质。


背景技术:

1、在雷达探测、无人系统自主导航、智能交通监控和旋转机械状态感知等众多应用中,精确、稳健地跟踪沿弧形轨迹移动的目标至关重要。这种运动模式在实际场景中很常见,包括卫星轨道飞行、高速飞行器转弯、无人机环绕侦察和点目标的雷达天线扫描。与线性运动不同,弧形轨迹表现出明显的非线性和强耦合效应(特别是向心加速度),对基于线性或弱非线性假设的传统跟踪算法构成了重大挑战,包括标准卡尔曼滤波器及其变体(例如 ekf、ukf)。当应用于高曲率圆弧运动时,由于模型不匹配,这些方法通常会受到精度下降的影响。此外,复杂环境中密集的杂波干扰和间歇性测量损耗加剧了跟踪的不确定性和不稳定性。因此,开发一个能够高效、准确地跟踪圆弧运动目标同时保持强大抗干扰能力的理论框架成为目标跟踪的关键研究重点。

2、现有的非线性/机动目标跟踪方案主要包括:

3、(1)非线性滤波器增强(ekf、ukf、pf),采用不同的策略来解决非线性问题,但在复杂的圆弧运动中,性能依赖于状态维度/采样策略,经常面临高计算复杂度或精度-效率权衡;

4、(2)基于模型的方法,明确地对圆周/圆弧运动学进行建模,但难以处理未知/时变半径、困难的参数识别以及适应非理想弧或运动切换;

5、(3)随机有限集(rfs)滤波器,特别是伯努利滤波器 (bernoulli filter, bf),为单目标存在不确定性提供了一个严格的贝叶斯框架,同时将存在概率和状态估计与固有的杂波/漏检鲁棒性统一起来。然而,用于圆弧移动目标的标准 bf 应用通常需要高维递归建模(2d/3d 笛卡尔或全圆周运动空间-位置、速度、半径、角速度),导致大量的计算负担,限制了其在实时/资源受限平台中的实用性。


技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题,本发明提供一种圆弧运动目标跟踪方法、装置、设备及介质。

2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:

3、一方面,提供一种圆弧运动目标跟踪方法,包括:

4、将目标的圆弧运动建模为一维距离变化,并将目标的角度、位移直接映射到距离方位角传感器测量空间,构建目标圆弧运动的观测方程;

5、构建一维运动表示伯努利滤波器,包括构建伯努利概率密度、一维运动表示伯努利滤波器的预测步、一维运动表示伯努利滤波器的校正步;

6、基于一维运动表示伯努利滤波器的粒子滤波实现圆弧运动目标跟踪。

7、另一方面,提供一种圆弧运动目标跟踪装置,包括:

8、第一模块,用于将目标的圆弧运动建模为一维距离变化,并将目标的角度、位移直接映射到距离方位角传感器测量空间,构建目标圆弧运动的观测方程;

9、第二模块,用于构建一维运动表示伯努利滤波器,包括构建伯努利概率密度、一维运动表示伯努利滤波器的预测步、一维运动表示伯努利滤波器的校正步;

10、第三模块,用于基于一维运动表示伯努利滤波器的粒子滤波实现圆弧运动目标跟踪。

11、另一方面,本发明提供一种计算机设备,包括存储器和处理器,存储器存储有计算机程序,处理器执行计算机程序时实现上述圆弧运动目标跟踪的步骤。

12、另一方面,本发明提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述圆弧运动目标跟踪的步骤。

13、另一方面,本发明提供一种计算机程序产品,所述计算机程序产品存储在计算机可读存储介质上,并且包括计算机指令,所述计算机指令在由处理器运行时使得计算机设备实现上述圆弧运动目标跟踪的步骤。

14、相比现有技术,本发明的技术效果,如下:

15、本发明提出了一种圆弧运动目标跟踪方法,通过将目标的圆弧运动建模为一维距离变化,将角度/位移直接映射到传感器数据并将高维跟踪压缩到一维空间中,实现运动学降维。构建一维运动表示伯努利滤波器,包括构建伯努利概率密度、一维运动表示伯努利滤波器的预测步、一维运动表示伯努利滤波器的校正步;基于一维运动表示伯努利滤波器的粒子滤波实现圆弧运动目标跟踪,可以在更低的计算复杂度的情况下实现更好的跟踪性能,能够提高圆弧运动目标的效率和鲁棒性。



技术特征:

1.圆弧运动目标跟踪方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的圆弧运动目标跟踪方法,其特征在于,将目标的圆弧运动建模为一维距离变化,包括:

3.根据权利要求2所述的圆弧运动目标跟踪方法,其特征在于,将目标的角度、位移直接映射到距离方位角传感器测量空间,包括:

4.根据权利要求3所述的圆弧运动目标跟踪方法,其特征在于,构建目标圆弧运动的观测方程如下:

5.根据权利要求4所述的圆弧运动目标跟踪方法,其特征在于,伯努利概率密度为:

6.根据权利要求5所述的圆弧运动目标跟踪方法,其特征在于,一维运动表示伯努利滤波器的粒子滤波实现步骤包括初始化、预测、观测更新、存在概率更新、重采样。

7.圆弧运动目标跟踪装置,其特征在于,包括:

8.根据权利要求7所述的圆弧运动目标跟踪装置,其特征在于,第一模块,包括:

9.一种计算机设备,包括存储器和处理器,存储器存储有计算机程序,其特征在于,处理器执行计算机程序时实现如权利要求1所述圆弧运动目标跟踪方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述圆弧运动目标跟踪方法的步骤。


技术总结
本发明属于运动目标跟踪技术领域,本发明提出了一种圆弧运动目标跟踪方法、装置、设备及介质,包括将目标的圆弧运动建模为一维距离变化,并将目标的角度、位移直接映射到距离方位角传感器测量空间,构建目标圆弧运动的观测方程;构建一维运动表示伯努利滤波器,包括构建伯努利概率密度、一维运动表示伯努利滤波器的预测步、一维运动表示伯努利滤波器的校正步;基于一维运动表示伯努利滤波器的粒子滤波实现圆弧运动目标跟踪。本发明可以在更低的计算复杂度的情况下实现更好的跟踪性能,能够提高圆弧运动目标的效率和鲁棒性。

技术研发人员:沈杏林,陶华敏,肖山竹,张路平,胡谋法,赵菲,邓秋群
受保护的技术使用者:中国人民解放军国防科技大学
技术研发日:
技术公布日:2025/9/14
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