基于改進A*算法的無人機目標跟蹤研究*

張 鑫

（商洛學院電子信息與電氣工程學院 商洛 726000）

1 引言

無人機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）是一種不搭載操作人員能夠自主飛行或進行遠程引導的航空器。針對無人機目標跟蹤問題，國內外有較多研究。文獻［1］針對部隊轉移掩護任務研究無人機跟蹤轉移部隊的方法，該研究假設部隊位置實時發送給無人機，即目標為合作目標，因此，無人機所要考慮的問題是如何保持指定距離跟蹤轉移部隊。文獻［2］把目標的狀態估計引入到平臺的運動控制策略中進行考慮，在對移動目標跟蹤的同時，估計運動目標的狀態，然后采用Lyapunov控制方法保持傳感器對目標的持續覆蓋。但這兩種方法并沒有充分考慮無人機的動力學約束。

本文考慮的是對地面/海面機動目標的視覺跟蹤，這需要對機載攝像機拍攝的圖像進行處理，識別目標并計算目標的參數信息。利用改進A*算法和文獻［3］的跟蹤算法進行了目標跟蹤，通過仿真，驗證了改進A*算法的可靠性。

2 無人機機動模型

機動目標的模型有很多，其中協同轉彎模型［4］和“當前”統計模型［5］是兩種目前最常用的機動目標運動模型，下面分別對這兩種模型進行介紹。

1）協同轉彎模型

設運動目標的狀態方程為

式中：A為狀態轉移矩陣；X(k)為目標狀態矢量，X(k)=[x(k)(k)y(k)(k)]T，x、y表示目標位置；B為噪聲驅動矩陣；W為服從N(0，Q)的高斯白噪聲，Q為協方差矩陣。

對于轉移矩陣A及噪聲驅動矩陣B分別有：

式中：T為采樣時間/s；ω為運動角速度/（rad/s），代表機動情況的參數，ω＞0表示左轉彎，ω＜0表示右轉彎，ω=0則表示勻速直線運動。……