張亞娟 陳輝 張汝峰 郭寶軍 陳靜 高貝貝

摘要：卡爾曼濾波是一種最優(yōu)估計(jì)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以卡爾曼濾波算法為主要研究?jī)?nèi)容，以漁船雷達(dá)對(duì)海上目標(biāo)物體距離為測(cè)量據(jù)進(jìn)行卡爾曼濾波處理，得到目標(biāo)物體與漁船的相對(duì)距離和相對(duì)速度的最優(yōu)估計(jì)值，以及各狀態(tài)的估計(jì)誤差方差變化趨勢(shì)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)Kalman濾波算法預(yù)估目標(biāo)物體距離、速度的仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：卡爾曼濾波；漁船；目標(biāo)物體；距離；速度

中圖分類號(hào)：TP391.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1引言

漁船在海上行駛環(huán)境相對(duì)比較復(fù)雜^[1]，安裝雷達(dá)系統(tǒng)的船舶本身也是不時(shí)地處于機(jī)動(dòng)狀態(tài)之中，因此雷達(dá)所探測(cè)的目標(biāo)也是在不停地變化當(dāng)中，加上海上風(fēng)浪等環(huán)境的影響，使得雷達(dá)測(cè)量障礙物距離、速度等信息是存在較多噪聲，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)誤差較大?？柭鼮V波技術(shù)是一種可以使用數(shù)值估計(jì)和優(yōu)化的方法，并將其應(yīng)用到漁船的雷達(dá)定位系統(tǒng)中，可以有效減小噪聲對(duì)雷達(dá)定位系統(tǒng)的影響，使得漁船對(duì)周圍目標(biāo)物體的相對(duì)距離、和相對(duì)速度預(yù)判更加精確，極大的提高了漁船出海過(guò)程中的安全性。

由表1可以看出距離的估計(jì)值與距離的量測(cè)值不相同，主要是由于二者都存在誤差，但估計(jì)距離的方差經(jīng)過(guò)多次濾波后穩(wěn)定在在0.17（nm）2左右，比測(cè)量距離的方差Rk=0.2（nm）2要小，由此可以看出距離精度得到提高。

由于設(shè)定的初始狀態(tài)估計(jì)和估計(jì)方差陣存在誤差，濾波的開(kāi)始屬于非穩(wěn)定狀態(tài)，由表1對(duì)估計(jì)速度的方差可以看出隨著濾波周期的不斷增加，估計(jì)速度的方差穩(wěn)定在0.16（nm/s）2左右，相對(duì)較小，代表對(duì)目標(biāo)的跟蹤更加可靠。

4 結(jié)束語(yǔ)

卡爾曼濾波算法來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)的最佳估計(jì)以減少噪聲干擾，以獲得盡可能精確的狀態(tài)估計(jì)，最后使用這些狀態(tài)估計(jì)值達(dá)到修正系統(tǒng)誤差的目的。本次研究根據(jù)漁船雷達(dá)測(cè)量目標(biāo)物體距離為量測(cè)值，設(shè)計(jì)Kalman濾波算法預(yù)估目標(biāo)距離、速度的仿真系統(tǒng)，得到了精度更高的目標(biāo)物體的距離和速度。

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