贺宏洲,秦玉峰,杨渝波,杨立明,雷　静

(空间电子信息技术研究院 测控技术室,陕西 西安　710000)



目标跟踪的转换量测卡尔曼滤波算法性能分析

贺宏洲,秦玉峰,杨渝波,杨立明,雷静

(空间电子信息技术研究院 测控技术室,陕西 西安710000)

摘要各种转换量测算法均是基于不同假设条件下对最优解的近似,不同的应用环境可能造成算法完全迥异的性能表现,因此有必要对各种不同的转换量测算法进行统一的分析和比较。文中讨论分析了几种典型的转换量测算法,并通过仿真分析比较了它们在不同环境下的跟踪性能,可信性和运算复杂度。最佳线性无偏估计算法的平均归一化估计误差平方约等于1,是最小均方误差意义下的理论最优估计,其跟踪性能最优。

关键词目标跟踪;卡尔曼滤波;转换量测;条件均值和协方差;性能分析

在航天器目标跟踪系统中,量测一般是在极(球)坐标系下获得,但目标状态方程通常是在直角坐标系下描述,这就涉及利用极(球)坐标下的量测实现直角坐标系下目标跟踪问题,即非线性系统下目标跟踪问题。通常采用两种方法:(1)采用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法,形成所谓混合坐标滤波器;(2)将极坐标系量测转换到直角坐标系下,再用转换量测算法。

传统转换量测算法通过一阶泰勒级数展开近似转换后直角坐标系下的量测误差,在远距离角度误差较大时性能明显下降。第一个针对二维情况去偏转换算法(DCMKF)由Lerro[1]等于1993年提出,后由Suchomski等扩展到3维情况。……