(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210638423.0 (22)申请日 2022.06.07 (71)申请人 西安现代控制技 术研究所 地址 710065 陕西省西安市雁塔区丈 八东 路10号 (72)发明人 马季容　王帅为　杨姝君　郑建强　 马清华　苗昊春　王根　段辰璐　 邓海鹏　梁益铭　李端松　 (74)专利代理 机构 中国兵器 工业集团公司专利 中心 11011 专利代理师 周恒 (51)Int.Cl. H03H 17/02(2006.01) G06K 9/00(2022.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种变分迭代的雷达信号滤波器设计方法 (57)摘要 本发明属于滤波器子系统技术领域， 具体涉 及一种变分迭代的雷达信号滤波器 设计方法， 该 方法针对实际火控雷达系统应用卡尔曼滤波进 行状态估计时， 存在的过程噪声和量测噪声未知 问题， 在变分贝叶斯框架下进行重新推导求解， 通过引入一个新变量， 对 过程噪声和量测噪声进 行模型精细化处理， 并根据平均场理论和坐标上 升法， 获得各变量的近似后验分布更新公式， 最 终设计出一种适合于实际雷达系统应用的滤波 器。 本发明提供了一种雷达信号滤波器设计方 法， 将状态估计与参数辨识闭环迭代处理， 反复 修正， 提高了目标状态估计精度。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 115051682 A 2022.09.13 CN 115051682 A 1.一种变分迭代的雷达信号滤波器设计方法， 其特 征在于， 所述方法包括如下步骤： 步骤1、 获得k时刻火控雷达数据， 包括目标距离Rk， 俯仰角 εk， 方位角βk， 并通过坐标转 换得到目标三维位置量测yk： 步骤2、 初始化： 在k时刻， 根据动态模型， 获取目标状态 预测值xk|k‑1、 目标状态协 方差预 测值Pk|k‑1、 引入变量协方差Pm,k、 过程噪声协方差自由参数预测值uq,k|k‑1、 过程噪声协方差 尺度矩阵预测值Uq,k|k‑1、 量测噪声协方差自由参 数预测值ur,k|k‑1、 量测噪声协方差尺度矩阵 预测值Ur,k|k‑1， 计算公式如下： xk|k‑1＝Fkxk‑1|k‑1 uq,k|k‑1＝ρ(uq,k‑1|k‑1‑nx‑1)+nx+1 Uq,k|k‑1＝ρ Uq,k‑1|k‑1 ur,k|k‑1＝ρ(ur,k‑1|k‑1‑ny‑1)+ny+1 Ur,k|k‑1＝ρ Ur,k‑1|k‑1 其中： Fk为k时刻状态预测阵， xk‑1|k‑1为k‑1时刻目标状态估计值， Pk‑1|k‑1为k‑1时刻目标 状态协方差估计值， uq,k‑1|k‑1为k‑1时刻过程噪声协方差自由参数估计值， Uq,k‑1|k‑1为k‑1时 刻过程噪声协方差尺度矩阵估计值， ur,k‑1|k‑1为k‑1时刻量测噪声协方差自由参数估计值， Ur,k‑1|k‑1为k‑1时刻量测噪声协方差尺度矩阵估计 值， ρ 为衰减因子， nx表示状态维数， ny表示 量测维数， ( ·)T表示对矩阵求 转置； 各变量增加右上角标i表示第i次迭代结果， 初始令i＝0， 所有变量在第0次迭代的估计 值等于上述预测值； 步骤3、 在变分贝叶斯框架下对状态和其他参数进行迭代优化： 迭代次数i＝i+1， 第i次 迭代， 步骤如下： 步骤3a、 根据推导公式更新， 得到量测噪声协方差自由参数估计值 和量测噪声协 方差尺度矩阵估计值 公式如下： 其中， yk为k时刻量测矩阵， 为k时刻第i ‑1次迭代状态估计值， 为k时刻第i ‑1次 迭代状态 协方差估计值， Hk为k时刻量测模型； 步骤3b、 根据推导公式更新， 得到过程噪声协方差自由参数估计值 和量测噪声协 方差尺度矩阵估计值 公式如下：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115051682 A 2其中， 为k时刻第i ‑1次迭代引入变量估计值， 为k时刻第i ‑1次迭代引入变量 协方差； 步骤3c、 根据推导公式更新， 得到目标状态估计值 目标状态其协方差估计值 公式如下： 其中， Ak为第一中间变量， Bk为第二中间变量， Kx,k为k时刻状态更新卡尔曼滤波增益， (·)‑1表示求逆矩阵； 步骤3d、 根据推导公式更新， 得到引入变量状态估计值 及引入变量协方差估计值 公式如下： Km,k＝Ak(Ak+Pm,k)‑1 其中， Km,k为k时刻引入变量更新 卡尔曼滤波增益； 步骤3e、 迭代终结判断： 当前后两次迭代的状态估计值之差小于设定的阈值δx或者迭代 次数达到预设的最大迭代次数时， 输出估计结果， 否则返回步骤3； 步骤4： 递推循环： 将k时刻最终目标状态估计值用于导弹控制指令解算， 令时间k＝k+ 1， 迭代次数i ＝0， 重新返回步骤1。 2.如权利要求1所述的变分迭代的雷达信号滤波器设计方法， 其特征在于， 所述阈值δx ＝10‑4。 3.如权利要求1所述的变分迭代的雷达信号滤波器设计方法， 其特征在于， 所述最大迭 代次数为20次。 4.如权利要 求1所述的变分迭代的雷达信号滤波器设计方法， 其特征在于， Fk为k时刻状 态预测阵。 5.如权利要 求1所述的变分迭代的雷达信号滤波器设计方法， 其特征在于， xk‑1|k‑1为k‑1 时刻目标状态估计值。 6.如权利要 求1所述的变分迭代的雷达信号滤波器设计方法， 其特征在于， Pk‑1|k‑1为k‑1 时刻目标状态 协方差估计值。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115051682 A 3