-PAGE1-惡劣天氣場景下毫米波雷達的風(fēng)險識別策略設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u27863惡劣天氣場景下毫米波雷達的風(fēng)險識別策略設(shè)計案例 118271.1卡爾曼濾波 1258411.2雙狀態(tài)卡方檢驗 21.1卡爾曼濾波對于自適應(yīng)巡航系統(tǒng)中的毫米波雷達，對目標(biāo)運動狀態(tài)的估計主要關(guān)注目標(biāo)的縱向位置及縱向速度，本文采用向量x=y,yT來描述前方物體的運動狀態(tài)，其中前方目標(biāo)運動狀態(tài)的狀態(tài)方程的離散時間模型表示為：x(k+1)=Φx(k)+ω公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s11)Φ=式中，Φ為系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；G為系統(tǒng)噪聲系數(shù)矩陣；x(k)為狀態(tài)向量x；ω為高斯白噪聲序列。前方目標(biāo)運動狀態(tài)的觀測方程的離散時間模型表示為：z(k+1)=Hx(k)+v公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s12)H=[10]式中，z為毫米波雷達觀測到的目標(biāo)縱向速度，z(k)=y(k)；H為輸出狀態(tài)矩陣；ω和v為相互獨立的高斯白噪聲序列?？柭鼮V波主要包括時間更新方程和狀態(tài)更新方程兩個部分，時間更新方程是在沒有觀測值zk+1時，對系統(tǒng)狀態(tài)x(k+1)和方差Pk+1①狀態(tài)預(yù)測方程x公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s13)②誤差協(xié)方差預(yù)測方程P公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s14)式中，Q是系統(tǒng)過程激勵噪聲協(xié)方差。然后將一步預(yù)測信息xk+1k和Pk+1k代入狀態(tài)更新方程，與觀測信息zk+1融合得到濾波估計值①增益方程K公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s15)式中，R是測量噪聲協(xié)方差。②濾波方程x公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s16)ε公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s17)式中，εk+1為實際觀測zk+1與預(yù)測觀測③誤差協(xié)方差更新方程P公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s18)1.2雙狀態(tài)卡方檢驗圖STYLEREF1\s4.SEQ圖\*ARABIC\s12單狀態(tài)卡方檢驗原理框圖上文介紹了由卡爾曼濾波得到x(k)x公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s19)P公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s110)xs(k)為狀態(tài)遞推值，Ps卡爾曼濾波的狀態(tài)估計值xkk由一步預(yù)測信息xkk?1和實際觀測信息zk融合得到，當(dāng)系統(tǒng)存在功能不足，實際觀測信息存在風(fēng)險時，狀態(tài)估計值xkk也會包含風(fēng)險信息根據(jù)狀態(tài)濾波值x(k)和B(k)?E公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s111)b(k)?公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s112)ζ(k)?公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s113)差異向量b(k)是零均值的高斯隨機向量；Bk是b(k)的協(xié)方差；隨機狀態(tài)量ζ(k)～&ζ公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s114)式中的?是設(shè)定的檢測閾值，決定檢測的性能，由皮爾遜準(zhǔn)則確定。狀態(tài)遞推器的遞推值會隨著時間的累積越來越偏離真實值，導(dǎo)致遞推器失效，可以使用卡爾曼濾波的狀態(tài)估計值定期對狀態(tài)遞推值進行更新，但是當(dāng)發(fā)生風(fēng)險時，卡爾曼濾波的狀態(tài)估計值已經(jīng)包含了風(fēng)險信息，會污染狀態(tài)遞推器，導(dǎo)致無法檢測出信號異常現(xiàn)象。為了減小被污染的可能，提高風(fēng)險識別的可靠性，可以設(shè)置兩個狀態(tài)遞推器，進行交替的重置，當(dāng)一個狀態(tài)遞推器被重置時，另外一個可以作為參考系統(tǒng)。圖STYLEREF1\s4.SEQ圖\*ARABIC\s13雙狀態(tài)卡方檢驗原理圖圖STYLEREF1\s4.SEQ圖\*ARABIC\s14雙狀態(tài)卡方檢驗遞推器的重置和使用時間雙狀態(tài)卡方檢驗遞推器的重置和使用時間如圖4.4所示，在Terr時刻系統(tǒng)信號出現(xiàn)了明顯的異常，存在風(fēng)險。設(shè)Terr發(fā)生在時間區(qū)間(t2i，t2i+1)內(nèi)，在t2i時刻狀態(tài)遞推器1已經(jīng)被重置，在t2i+1時刻狀態(tài)遞推器2即將被重置污染，在t2i+2時刻狀態(tài)遞推器1即將被重置污染，所以需要在t公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s115)?公式(STYLEREF1\s4SEQ公式\*ARABIC\s116)即雙狀態(tài)卡方檢驗遞推器的重置時間間隔大于信號異常的檢測時