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专利号: 2018111080756
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种融合社会力模型和卡尔曼滤波的行人轨迹预测方法,其特征在于,具体步骤为:一、卡尔曼滤波器初始化;

卡尔曼滤波器分为时间更新和测量更新两个部分;在卡尔曼滤波器初始化时,根据行人运动学公式计算出时间更新阶段的状态转移矩阵A和观测矩阵H;

Xk=AXk-1+Wk-1  (1)

Zk=HXk+Vk  (2)

式中,Xk是k时刻的系统状态,A是n×n维的状态转移矩阵;H是m×n维的观测矩阵;Wk-1满足均值为零、协方差矩阵为Q的高斯分布;Vk为测量噪声,满足协方差矩阵为R的高斯分布;

二、社会力模型的参数辨识;

设定适应度函数,利用自适应变异粒子群算法对社会力模型的行人作用强度、行人作用范围、行人质量和行人半径的参数进行辨识,并模拟得出预计的行人轨迹;

其中 是t时刻行人位置的测量值, 是在t-1时刻利用社会力模型计算出的t时刻行人位置;

三、卡尔曼滤波器的时间更新过程;

使用步骤二中模拟得出预计的行人轨迹,并根据步骤一卡尔曼时间更新公式计算得出行人下一时刻的位置值,将两个结果进行加权求和得出改进后卡尔曼滤波器的时间更新方程,最终得到先验估计值X(k|k-1);

式中 函数f(Δθk)用于计算权值;

四、卡尔曼滤波器的测量更新过程;

根据步骤一卡尔曼测量更新公式计算得出行人的当前位置测量值Zk,将测量值Zk和先验估计值X(k|k-1)带入行人运动方程,计算得出最优估计值,即X(k|k)=X(k|k-1)+Kk(Zk-HX(k|k-1))  (5)五、事件触发更新过程;

设定误差阈值ψ,判断社会力模型的预测位置和最优估计值之间的误差DisError是否超过误差阈值ψ;若未超过误差阈值ψ则按照社会力模型得出的轨迹作为预测轨迹;若超过误差阈值ψ时,即为一个触发事件,此时以当前的最优估计值作为初始化数据输入到社会力模型中,重新获取行人运动轨迹;

式中:p(x(k|k),y(k|k))是k时刻行人位置的最优估计值, 是由社会力模型预测出的k时刻行人位置;

六、判断任务是否结束;

判断步骤五的预测时刻是否为最终时刻,若是,则结束轨迹预测工作,若否则转至步骤三继续进行迭代预测。