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一種基于異步傳感器網(wǎng)絡的空間目標分布式跟蹤方法

黃靜琪 胡琛 孫山鵬 高翔 何兵

黃靜琪, 胡琛, 孫山鵬, 高翔, 何兵. 一種基于異步傳感器網(wǎng)絡的空間目標分布式跟蹤方法[J]. 電子與信息學報, 2020, 42(5): 1132-1139. doi: 10.11999/JEIT190460
引用本文: 黃靜琪, 胡琛, 孫山鵬, 高翔, 何兵. 一種基于異步傳感器網(wǎng)絡的空間目標分布式跟蹤方法[J]. 電子與信息學報, 2020, 42(5): 1132-1139. doi: 10.11999/JEIT190460
Jingqi HUANG, Chen HU, Shanpeng SUN, Xiang GAO, Bing HE. A Distributed Space Target Tracking Algorithm Based on Asynchronous Multi-sensor Networks[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(5): 1132-1139. doi: 10.11999/JEIT190460
Citation: Jingqi HUANG, Chen HU, Shanpeng SUN, Xiang GAO, Bing HE. A Distributed Space Target Tracking Algorithm Based on Asynchronous Multi-sensor Networks[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(5): 1132-1139. doi: 10.11999/JEIT190460

一種基于異步傳感器網(wǎng)絡的空間目標分布式跟蹤方法

doi: 10.11999/JEIT190460
詳細信息
    作者簡介:

    黃靜琪:女,1987年生,助理研究員,研究方向為航天器精密軌道確定、實時軌道計算、分布式濾波

    胡?。耗校?988年生,博士,講師,研究方向為分布式濾波、多智能體系統(tǒng)、機器學習

    孫山鵬:男,1987年生,工程師,研究方向為航天器測控總體技術、航天器實時軌道計算

    高翔:男,1987年生,工程師,研究方向為航天器測控總體技術、航天器實時軌道計算

    何兵:男,1983年生,副教授,研究方向為信息融合、飛行動力學及控制

    通訊作者:

    黃靜琪 hjingqi@sina.cn

  • 中圖分類號: TP391

A Distributed Space Target Tracking Algorithm Based on Asynchronous Multi-sensor Networks

  • 摘要:

    為解決傳感器網(wǎng)絡在空間目標分布式跟蹤過程中的異步采樣及通信延遲問題,該文提出一種異步分布式信息濾波算法(ADIF)。首先,局部傳感器與相鄰節(jié)點之間以一定的拓撲結構傳遞帶采樣時標的局部狀態(tài)信息和量測信息,然后將收到的異步信息按時間排序,使用ADIF算法進行計算,分別對目標狀態(tài)進行估計。該方法實現(xiàn)簡單,傳感器間通信的次數(shù)少,支持網(wǎng)絡拓撲的實時變化,適用于空間目標監(jiān)測中的多目標跟蹤問題。該文分別對空間單目標、多目標跟蹤進行了仿真,結果表明算法可以有效解決異步傳感器濾波問題,分布式濾波精度一致逼近于集中式結果。

  • 圖  1  異步多傳感器采樣示意圖

    圖  2  傳感器i的入鄰節(jié)點采樣時刻映射示意圖

    圖  3  傳感器網(wǎng)絡的通信拓撲

    圖  4  測量設備的跟蹤弧段

    圖  5  各測量設備計算的位置、速度RMSE曲線

    圖  6  目標1傳感器網(wǎng)絡拓撲變化情況

    圖  7  目標2傳感器網(wǎng)絡拓撲變化情況

    圖  8  P1, S1, S2對目標1分布式濾波定軌的位置、速度RMSE曲線

    圖  9  P2, S2, S3對目標2分布式濾波定軌的位置、速度RMSE曲線

    表  1  目標初始軌道

    歷元X(m)Y(m)Z(m)Vx(m·s–1)Vy(m·s–1)Vz(m·s–1)
    2019-04-25 04:11:56980093.4661709342.5126698030.7146293.7414383734.785328–1863.584480
    下載: 導出CSV

    表  2  天基光學相機軌道根數(shù)

    天基相機歷元a(km)ei(°)Ω(°)ω(°)M(°)
    P12019-4-25 04:00:006878.1370.00001145.0359.80.0339.8
    P22019-4-25 04:00:006778.1370.00001063.4250.110.235.0
    下載: 導出CSV

    表  3  各測站集中式與分布式濾波位置平均RMSE

    濾波類型P1P2S1S2S3
    位置ADIF(m)11.438910.774011.668311.389310.9962
    EIF(m)9.6533
    速度ADIF(m/s)0.45500.45630.45750.45640.4564
    EIF(m/s)0.3973
    下載: 導出CSV

    表  4  目標2初始軌道

    歷元X(m)Y(m)Z(m)Vx(m·s–1)Vy(m·s–1)Vz(m·s–1)
    2019-04-25 04:00:556985582.028542743.4501003434.795–966.305250–1160.131728–7350.707562
    下載: 導出CSV
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  • 加載中
圖(9) / 表(4)
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出版歷程
  • 收稿日期:  2019-06-21
  • 修回日期:  2019-10-20
  • 網(wǎng)絡出版日期:  2019-10-29
  • 刊出日期:  2020-06-04

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