用于机动目标跟踪的Kalman滤波器的设计

机动目标跟踪广泛应用于军事和民用领域。本文针对机动目标跟踪问题,在“当前”统计模型的基础上,实现了Kalman滤波算法在工程上的应用;同时利用速度预测估计与实时速度估计间的偏差进行自适应方差调整,提出了改进的“当前”统计模型自适应滤波算法。工程实践表明,基于改进模型的Kalman滤波算法在跟踪机动目标时具有起好的跟踪性能,同时也极大改善了对一般非机动目标的跟踪能力。     

位移估计自适应滤波算法

基于“当前”统计模型的基础上，利用位移预测估计与实时位移估计间的偏差进行自适应方差调整，提出了一种新的自适应滤波算法——位移估计自适应跟踪算法(Adaptive Filtering Algorithm of distance Estimation简记为ADE)。大量仿真结果表明，采用ADE算法既保持了对机动目标的跟踪性能，又显著提高了对弱机动目标及非机动目标的跟踪精度。     

位移估计自适应滤波算法

基于“当前”统计模型的基础上 ,利用位移预测估计与实时位移估计间的偏差进行自适应方差调整 ,提出了一种新的自适应滤波算法———位移估计自适应跟踪算法 (AdaptiveFilteringAlgorithmofDistanceEstimation简记为ADE)。大量仿真结果表明 ,采用ADE算法既保持了对机动目标的跟踪性能 ,又显著提高了对弱机动目标及非机动目标的跟踪精度     

基于伪线性和输入估计的无源自适应跟踪算法

基于伪线性滤波算法和输入估计算法提出了一种对空中机动目标进行三维测向无源自适应跟踪的新算法。该算法把目标机动加速度看成是未知的输入向量附加到状态方程中,再利用状态向量扩维情况下的伪线性滤波算法对目标进行三维无源跟踪,跟踪过程中在对原来目标状态向量进行估计的同时估计目标加速度。仿真结果表明：该算法不需要对目标进行机动检测,即能够适应目标机动和非机动2种工作模式,实现对空中机动目标的自适应无源跟踪。     

空基多平台对空中机动目标的被动跟踪定位算法

针对空中机动目标的被动定位跟踪问题,提出了一种先用静态估计理论对空中目标进行最小二乘估计,再采用基于“当前”统计模型的自适应滤波算法进行滤波处理的方法,取得了比最小二乘估计与卡尔曼滤波相结合的算法更好的效果。仿真结果表明,在跟踪非机动目标时,该算法和最小二乘估计与卡尔曼滤波结合的办法相当;在跟踪机动目标时,该算法的误差明显小于原算法。     

基于多个多普勒雷达的加速度和速度估计

目标的加速度估计在自适应目标跟踪算法中具有十分重要的作用。文中通过推导多普勒速度观测量和笛卡尔坐标系下加速度的关系,利用多个多普勒雷达的观测量,将目标的加速度估计转换为一个线性加权最小二乘问题。同理,此方法可以推广到目标速度估计问题中。通过仿真实验表明,文中方法能准确及时的估计出目标的加速度和速度。     

红外序列图像目标跟踪的自适应Kalman滤波方法

提出了一种用于动态序列图像目标跟踪的自适应Kalman滤波方法。该方法用函数估计的思想估计目标的当前运动模型，同时实时修改滤波器的统计模型，并将最小二乘支持向量机应用于对当前目标运动模型的估计。实验表明，此种改进的Kalman滤波器的算法在跟踪机动目标时具有良好的性能。     

一种提高雷达远距离机动目标精度的算法

在分析雷达对远距离机动目标跟踪速度精度要求和存在困难的基础上,提出了一种提高三坐标雷达速度估计精度的滤波算法。该算法将三维空间中目标的运动描述为切向和法向加速度机动的非线性状态方程,采用机动目标"当前"统计模型,建立了基于雷达三坐标测量的自适应扩展卡尔曼滤波算法。仿真结果表明,该算法可明显提高远距离目标机动段的速度精度。     

模型转移概率自适应的交互式多模型跟踪算法

该文利用量测中所包含的当前模式信息,实现了马尔可夫转移概率的实时估计,并将估计结果用于交互式多模型跟踪算法(IMM)的设计中,构造出参数自适应的交互多模型跟踪算法(PAIMM),有效降低了人为因素的影响。通过一个跟踪机动目标的仿真实例,说明PAIMM算法的有效性。     

基于角度和频率信息的机动目标无源自适应跟踪算法

在进行可观测性分析的基础上,综合利用方位角和频率观测信息,提出了一种利用单个模型对机动目标进行无源跟踪的UKF算法,该算法通过对目标的运动状态和机动参数进行联合估计自适应地逼近真实的运动模型,从而进行准确跟踪。与现有算法相比,本文的算法不仅运算量小,而且降低了对观测站自身的运动要求,但却保持了良好的性能。仿真结果表明了算法的有效性和正确性。     

An adaptive filtering algorithm of velocity estimation

In this paper, a novel adaptive filtering algorithm using real-time deviation of velocity estimation is presented for maneuvering target tracking. This new algorithm will be called adaptive filtering algorithm of velocity estimation. A number of simulation results indicate that the algorithm not only has good performance on tracking maneuvering target, but also greatly improves the capacity for tracking non-maneuvering target. So it is worthy to be applied widely in practice.     

一种精确跟踪机动目标的非线性滤波算法

在非线性系统中,最常用的是扩展卡尔曼滤波算法(EKF),当目标距离较远时,滤波器由于量测方程非线性的影响,误差较大。以机动目标“当前”统计模型为基础,建立新的机动目标模型,加入多普勒速度测量对补偿线性化误差的跟踪算法(PTLKF)进行改进。最后融入修正的加速度方差自适应算法对机动目标进行跟踪。仿真结果表明:在非线性观测条件下,改进的PTLKF算法和修正的加速度方差自适应算法的融合可以有效地改善跟踪的效果,并且其计算量明显小于强跟踪滤波算法。     

机动目标自适应高斯模型与跟踪算法

提出了一种描述机动目标运动状态的自适应高斯模型,在这种模型中,机动目标的加速度被认为是具有非零均值、时间相关的随机过程,并假定其概率密度函数服从高斯分布。指出了机动目标运动模型的均值和方差与目标机动加速度最佳当前估计值之间的关系,在此基础上,提出了相应的自适应卡尔曼滤波算法。仿真结果表明,该算法对机动目标在不同机动方式下的位置、速度和加速度均有良好的跟踪效果,且所需计算量小。     

反直升机雷群的机动目标跟踪

反直升机雷测距精度较低,而利用角度信息估计目标的距离和速度实质上是一个非线性状态估计问题,这种单站被动式跟踪可能构成一个不可观测系统,将导致跟踪滤波器的不稳定和发散。本文对由反直升机雷构成的雷群的目标定位和跟踪进行了研究,利用最小二乘法和基于“当前”统计模型的自适应滤波组合算法进行数据处理,最小二乘法的估计结果作为自适应滤波的观测值,结果表明算法简单而且有效,在目标机动和非机动时都能得到良好的估计结果。     

红外与激光主/被动联合跟踪算法

针对单站红外被动式跟踪存在不可观测性问题，提出红外与激光主／被动单目标联合跟踪方法。该方法首先针对三维空间任意机动目标的跟踪问题，将参考文献[1]给出的一维机动目标“当前”统计模型推广到三维情况，得到三维情况下跟踪任意机动目标的状态方程和跟踪系统的非线性量测方程。然后对红外探测器测量的角度信息和激光测得的距离信息进行融合，得到正确的测量值。最后提出扩展的自适应卡尔曼滤波算法并进行了仿真研究。仿真表明；方案可行，可同时对目标三个空间坐标轴的位置、速度、加速度进行估计。     

基于卡尔曼滤波的机动目标外推预测的研究

卡尔曼滤波在各个领域都有广泛的应用,如航天器的轨道计算、雷达目标跟踪、生产过程的自动控制等。卡尔曼滤波器在机动目标跟踪中具有良好的性能,是一种最佳估计并能够进行递推计算。为了研究卡尔曼滤波对机动目标的预测,首先用Matlab仿真验证自适应卡尔曼滤波的跟踪滤波能力,根据结果判定目标运动模型,进而在此运动模型下用卡尔曼预测对目标进行外推验证。     

改进的“当前”统计模型变采样率目标跟踪算法

为满足实际雷达系统对高精度和高实时性的要求,提出了一种改进的"当前"统计模型变采样率机动目标跟踪算法。该算法针对"当前"统计模型必须预设加速度极值和机动频率的问题,提出一种加速度方差和机动频率在线同步自适应方法,建立改进的"当前"统计模型机动目标跟踪算法;针对在线自适应方法计算量大的问题,结合采样周期的大小与目标机动特性的关系,引入变采样率方法。仿真结果表明,与传统"当前"统计模型相比,改进的"当前"统计模型机动目标跟踪算法能显著提高对不同机动强度目标的跟踪精度;变采样率方法通过减少采样点数,节省了系统资源,提高了跟踪实时性;所提算法将两者结合,用传统的"当前"统计模型1.5~2倍的平均采样周期得到了更小的位置均方根误差,实现了用单模型方法同时改善跟踪精度和实时性的目的。