基于角速度修正的变结构多模型目标跟踪算法

田 野， 蒋 宏， 梁国威， 丁全心

(1.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京 100191;2.光电控制技术重点实验室，河南 洛阳 471009)

0 引言

对于强机动目标跟踪问题，交互式多模型(Interactive Multiple-Model，IMM)算法和变结构多模型(Variable-Structure Multiple Model，VMM)算法是两种解决途径［1－3］。Li提出的基于有向图切换的 VMM 算法——有向图切换交互式多模型(Switching Grid IMM，SGIMM)算法突破了IMM算法模型集固定的限制，其基本思想是用一个时变的模型集合来代替固定的模型集合［4－5］。但是 SGIMM 算法存在有向图切换不准确的问题，有向图切换规则基于模型概率，如何选取门限值是一个难以解决的问题，门限值选取过小，则有向图切换过于频繁，造成很多不必要的切换，门限值选取过大，则造成严重的有向图切换滞后，两种情况都会造成目标跟踪性能下降［6－7］。

基于SGIMM算法存在的模型集切换不准确的问题，本文通过对机动目标的角速度进行估计，提出了基于角速度修正的支撑有向图，设计出一种角速度自适应的变结构多模型目标跟踪算法:即根据角速度估计值实时修正有向图，在有向图切换的基础上，检测角速度估计值是否被有向图覆盖;当角速度估计值不能被有向图覆盖时，调整有向图的边界，使有向图覆盖角速度估计值。该算法解决了有向图切换过快与滞后时模型不匹配的问题，增强了有向图对目标真实运动模式的覆盖能力，提高了机动目标的跟踪精度。

1 模型分析

将目标的运动建模为二阶圆周运动模型

其中:M为模型集;j为模型编号;Fj为第j个模型的状态转移矩阵;Gj为干扰转移矩阵;Wj(n)为服从N(0，Qj)的模型噪声;Qj为协方差矩阵;目标状态X(n)=′由目标的位置和速度组成。……