一種用于目標跟蹤濾波器的性能測試方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于目標跟蹤濾波器的性能測試方法及系統(tǒng)，其包括：S1.創(chuàng)建測試目標庫，目標的運動模型為xk＝Fkxk-1+wk，其中，xk為目標k時刻的狀態(tài)向量，包括位置和速度，F(xiàn)k為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，wk是狀態(tài)噪聲；S2.利用觀測模型zk＝hk(xk,vk?)，計算對于目標的觀測值，其中hk是觀測函數(shù)，vk是零均值的白高斯觀測噪聲；S3.將所述觀測值zk輸入目標跟蹤濾波器，輸出目標狀態(tài)估計值并提取S4.將和對應(yīng)的目標真實狀態(tài)向量xk做差，然后求和取平均，得到平均誤差；S5.將所述平均誤差和性能標準進行比較，給出性能評價。本發(fā)明利用較完備的測試目標庫和科學的測試方法對自動雷達標繪儀中的跟蹤濾波器進行性能評估，從而指導自動雷達標繪儀中目標跟蹤濾波器的性能改進，并給出評估結(jié)果，可廣泛應(yīng)用于導航，交通等領(lǐng)域。
【專利說明】一種用于目標跟蹤濾波器的性能測試方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及目標跟蹤【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于雷達標繪儀中的目標跟蹤濾波器的性能測試方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]自動雷達標繪儀(ARPA)的核心算法是目標跟蹤濾波器。跟蹤濾波器的應(yīng)用一般先要對單目標運動規(guī)律進行合理的數(shù)學建模，才能準確地估計出目標的位置和速度等狀態(tài)信息。目標跟蹤器的性能就主要是取決于人們對目標運動和觀測建模的合理性、完備性以及精度的高低。對于單目標跟蹤，目標的真實運動模型和觀測模型的不確定性是目標跟蹤技術(shù)首先要面對的難題。
[0003]目前國內(nèi)外有效的用于驗收ARPA并測試其中跟蹤濾波器的性能的標準主要是以下兩部:
[0004]1.大連海事大學.GB/T 11711-2002船用自動雷達標繪儀(ARPA)性能要求、測試方法和要求的測試結(jié)果[S]//全國文獻工作標準化技術(shù)委員會.文獻工作國家標準匯編.北京:中國標準出版社，2002.[0005]此標準給出了在一定傳感器誤差范圍內(nèi)，四個不同的勻速直線運動目標分別在被穩(wěn)定跟蹤I分鐘和3分鐘時，跟蹤器應(yīng)該達到的跟蹤精度(依概率95%)。然而，此標準沒有考慮到目標機動的情況。實際上，雖然目標大部分情況都在勻速直線運動，但是濾波器的性能主要體現(xiàn)在當目標轉(zhuǎn)彎或者加速時，仍能快速反應(yīng)，對目標進行的狀態(tài)進行準確估計并穩(wěn)定的跟蹤。因此，此標準能較好的測試跟蹤器的穩(wěn)態(tài)性能，但不能測試跟蹤器的機動性倉泛。
[0006]2.國際電工委員會 IEC 62388-2007Maritime navigation andradio-communication equipment and systems-Shipborne radar-Performancerequirements, methods of testing and required test results [S]//國際電工委員會標準.2007.[0007]此標準給出了 5個不同的測試場景，每個場景有2至10個目標。目標的種類也很豐富，勻速直線的目標和機動的目標都包括。并且，它給出了一個目標估計相對準確度的范圍。例如，跟蹤器穩(wěn)定跟蹤目標I分鐘后，速度誤差應(yīng)該小于1.5海里/小時或者真是速度的10% (依95%的概率)。但是，此標準給出的場景都是多目標的。因此，對于單目標跟蹤的算法，此標準沒有給出合理的測試方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008](一)技術(shù)問題
[0009]本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中單目標跟蹤器的性能很難量化評估的技術(shù)問題。
[0010](二)技術(shù)方案
[0011]本發(fā)明提供一種用于目標跟蹤濾波器的性能測試方法，其包括:[0012]S1.創(chuàng)建測試目標庫，目標的運動模型為Xk = FkXkJwk,其中，Xk為目標k時刻的狀態(tài)向量，包括位置和速度，F(xiàn)k為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，Wk是狀態(tài)噪聲；
[0013]S2.利用觀測模型Zk = hk(xk，vk)，計算對于目標的觀測值，其中hk是觀測函數(shù)，Vk是零均值的白高斯觀測噪聲；
[0014]S3.將所述觀測值Zk輸入目標跟蹤濾波器，輸出目標狀態(tài)估計值
【權(quán)利要求】
1.一種用于目標跟蹤濾波器的性能測試方法，其包括: 51.創(chuàng)建測試目標庫，目標的運動模型為Xk= FkXkJwk,其中，Xk為目標k時刻的狀態(tài)向量，包括位置和速度，F(xiàn)k為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，Wk是狀態(tài)噪聲； 52.利用觀測模型Zk= hk (xk, vk)，計算對于目標的觀測值，其中hk是觀測函數(shù)，Vk是零均值的白高斯觀測噪聲； 53.將所述觀測值Zk輸入目標跟蹤濾波器，輸出目標狀態(tài)估計值
2.如權(quán)利要求1所述的用于目標跟蹤濾波器的性能測試方法，其特征還在于，步驟S3進一步包括: 將X、y方向的速度轉(zhuǎn)化為航速&和航向<4 ；
3.如權(quán)利要求2所述的用于目標跟蹤濾波器的性能測試方法，其特征還在于，航向
4.如權(quán)利要求2所述的用于目標跟蹤濾波器的性能測試方法，步驟S4進一步包括:分析航速誤差占真實航速的比重。
5.如權(quán)利要求1所述的用于目標跟蹤濾波器的性能測試方法，其特征還在于，所述目標庫包括兩大類目標，其中第一大類目標是勻速直線運動目標，第二大類目標為組合運動目標。
6.一種用于目標跟蹤濾波器的性能測試系統(tǒng)，其特征在于包括: 激勵產(chǎn)生器，用于選擇測試目標庫中的目標，所述目標庫中，目標的運動模型為Xk =FkXk-1+wk，其中，Xk為目標k時刻的狀態(tài)向量,包括位置和速度，F(xiàn)k為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，Wk是狀態(tài)噪聲； 接口設(shè)備，利用觀測模型Zk = hk(xk, vk)，計算對于目標的觀測值，其中hk是觀測函數(shù)，Vk是零均值的白高斯觀測噪聲，并將所述觀測值Zk提供給目標跟蹤濾波器，所述接口設(shè)備還用于接收目標跟蹤濾波器輸出的目標狀態(tài)估計值["氧Λ % 其中，f表示X軸方
向上的位移量，J>t表示Y軸方向上的位移量，％表示航速表示航向；響應(yīng)分析器，用于將所述目標狀態(tài)估計值
【文檔編號】G01S7/40GK103675771SQ201210365190
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月26日
【發(fā)明者】孟華東, 童慧思, 劉一民, 王希勤 申請人:清華大學