低空反导机动目标跟踪技术研究

低空飞行的巡航导弹目标是防空系统的重要威胁，由于巡航导弹在接近攻击对象时按预先设定的指令发生机动，如果因导弹机动而导致防空系统丢失目标，将产生极其严重的后果。本文将交互多模滤波算法引入到低空反导机动目标跟踪，探讨了交互多模跟踪算法在跟踪不同机动幅度目标的性能。     

粒子滤波在机动目标纯方位跟踪中的应用

文章将多模粒子滤波算法用于机动目标纯方位跟踪，通过估计模型的概率而不是寻找最优算法去进行局部线性化和表征非高斯后验密度，从而减小了近似误差。在仿真研究中，与IMM—EKF的比较验证了多模粒子滤波处理机动目标纯方位跟踪问题的优越性。     

基于辅助粒子滤波的机动弱目标 TBD算法

为了解决低信噪比条件下的机动目标检测跟踪问题,研究了辅助粒子滤波与多模粒子滤波（ MMPF）相结合的检测前跟踪（ APF-MMPF）算法。将多模粒子滤波过程中包含目标存在变量及运动模式变量的预测粒子直接用于产生辅助变量,进行辅助粒子滤波过程实现对机动目标的检测跟踪。通过APF-MMPF算法与单纯MMPF算法的仿真结果对比可见,APF-MMPF算法的检测概率高、跟踪误差小,检测跟踪性能优于MMPF算法。由算法机理和仿真结果可见,由于APF-MMPF算法中粒子采样利用了当前量测信息,可有效提高对机动目标的检测跟踪性能。     

基于辅助粒子滤波的机动弱目标TBD算法

为了解决低信噪比条件下的机动目标检测跟踪问题,研究了辅助粒子滤波与多模粒子滤波(MMPF)相结合的检测前跟踪(APF-MMPF)算法。将多模粒子滤波过程中包含目标存在变量及运动模式变量的预测粒子直接用于产生辅助变量,进行辅助粒子滤波过程实现对机动目标的检测跟踪。通过APF-MMPF算法与单纯MMPF算法的仿真结果对比可见,APF-MMPF算法的检测概率高、跟踪误差小,检测跟踪性能优于MMPF算法。由算法机理和仿真结果可见,由于APF-MMPF算法中粒子采样利用了当前量测信息,可有效提高对机动目标的检测跟踪性能。     

基于地理信息的地面运动目标跟踪方法

为了提高地面运动目标跟踪精度,提出了基于地理信息约束的变结构交互多模(VS-IMM)的目标跟踪算法。通过建立地理信息系统约束地面目标运动状态,并利用目标转弯曲线模型确定滤波器中机动目标的时变运动模型集,采用地理信息约束的变结构交互多模算法可更符合实际进行地面目标机动跟踪。针对机场地面机动目标的仿真结果表明,给出的地理条件约束的目标跟踪算法比现有交互多模算法具有更好的性能。     

被动传感器阵列中基于粒子滤波的目标跟踪

针对被动传感器阵列中的机动目标跟踪问题,该文提出了一种基于多模Rao-Blackwellized粒子滤波的机动目标跟踪新方法。算法首先基于Rao-Blackwellization理论将机动目标跟踪问题划分为模型选择和目标跟踪两个子问题;采用多模Rao-Blackwellized粒子滤波对目标运动模型进行选择,扩展Kalman滤波对目标进行更新,有效降低了抽样粒子状态维数,节省了计算时间;最后,建立了被动传感器阵列的非线性观测模型。实验结果表明,提出方法可以有效地对目标模型进行选择,算法的跟踪性能及稳定性要好于交互多模型(IMM)方法。     

基于量测转换IMM的多普勒雷达机动目标跟踪

多普勒雷达目标跟踪中,如何有效解决系统量测与目标状态之间的非线性并实现机动目标跟踪,是亟待解决的问题.本文提出一种基于量测转换交互多模型（Interactive Multiple Model,IMM）的目标跟踪算法,其以IMM为框架,并结合静态融合滤波器处理多普勒量测的结构,解决多普勒雷达机动目标跟踪问题.仿真结果表明了所提出算法的有效性.     

自适应混合多模算法在机动目标跟踪中的应用

本文介绍了用于机动目标跟踪的自适应混合多模算法。这个算法不需要预先定义模型，它利用一个二级卡尔曼波波器为估计目标的加速度，这个加速度被用于混合多模算法中具有不同确定性加速度的子滤器中，文中给出了自适应混合多模算法的一个计算机模拟结果并与无自适应混合多模算法的结果进行了比较。     

杂波环境密集机动目标跟踪PCIMM-UKF算法

杂波环境密集机动目标跟踪对于数据关联和滤波始终是一个挑战性问题,本文提出的PC（投影收缩）IMM（交互多模型）-UKF（无迹卡尔曼滤波）算法,利用优化领域前沿研究成果之一的投影收缩算法,解决了全局最优关联问题,同时将IMM和UKF算法结合,克服了非线性机动目标跟踪困难的缺点,大量数值仿真结果也表明该算法可行且有效。     

一种基于UKF交互多模型算法

交互多模型采用模型软切换方式有效地解决了目标运动模式多样化的问题,是目前最具实用性的多模型机动目标跟踪算法。自从1988年提出该算法后,迅速在雷达机动目标跟踪与雷达组网技术中得到了广泛的应用。结合交互多模型算法和目前发展较为成熟的非线性估计算法———无味滤波算法,以高机动反舰导弹目标跟踪为应用背景,以基于匀速运动、匀加速运动、匀速转弯和“当前”统计模型这四种跟踪模型组成的模型集为基础,对交互多模型算法进行了仿真研究,证实了该算法的有效性。     

基于模糊逻辑的改进自适应IMM跟踪算法

交互式多模型算法（IMM）和基于模糊控制的交互多模型算法（FIMM）是实际中常用的目标跟踪算法,然而其模型集合固定,当需要大量模型覆盖目标机动时,会导致计算量激增,且过多模型可能带来不必要的模型竞争,降低跟踪性能。针对这一缺陷,提出了一种基于模糊控制的改进自适应IMM算法（FAIMM）,采用一种模型概率的非线性映射处理方法实时筛选模型子集,剔除无用模型,增加有用模型的权重,并通过模糊推理机制自动调整过程噪声水平,使得算法对不同的目标机动模式具有更强的自适应能力。仿真结果表明,提出的算法跟踪性能优于IMM算法以及FIMM算法,能够更好地匹配目标的机动模式。      

多种跟踪算法对机动目标跟踪的应用研究

通过建立目标运动模型,对多种跟踪滤波器进行了分析仿真。仿真结果表明,混合状态估计交互式多模型算法（IMM）对机动目标跟踪效果比其它类型的滤波器好得多,并且确定了在航迹滤波与机动跟踪方面综合表现性能较高的IMMVCVA跟踪算法。通过外场实际数据验证,表明该算法对现实环境中的目标稳定跟踪具有重要的意义。     

一种改进的α-β滤波算法

针对传统α-β滤波算法不够有效跟踪机动目标的问题,详细分析了其内在原因,提出一种改进的α-β滤波算法.该算法不需要假定目标的机动模型,而是将目标的机动加速度作为滤波状态直接估计出来,将估计加速度作为输入控制量引入到传统α-β滤波器的状态估计方程中进行机动目标的跟踪.然后将它与传统α-β滤波算法进行比较,证明了新的算法不仅具有传统算法计算量小的优点,而且还可以对机动目标进行实时跟踪.仿真结果表明,新算法在综合性能上明显优于传统算法.     

使用交互多模型算法的高速高机动目标跟踪

对机动目标进行跟踪一直是甚具挑战性的问题,特别是跟踪高速高机动目标在理论上和实践上都有较高的技术难度。现有各种算法在这个问题上均有各自的缺点和不足。该文在现有的运动机动模型和IMM算法的基础上,提出了使用多种机动模型交互的IMM算法进行高速高机动目标跟踪。不同机动模型之间的互补使这种算法克服了使用单一模型的一些问题。使用“当前”统计模型、二级滤波模型和CV模型进行交互是一种可行的高速高机动目标跟踪方案。为验证算法的有效性,进行了Monte Carlo仿真。仿真结果表明,该算法在性能和计算复杂度之间取得了较好的平衡,有很好的可实现性。     

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。     

机动目标DOA跟踪粒子滤波算法

针对标准粒子滤波算法在机动目标波达方向(direction of arrival, DOA)随时间快速变化导致跟踪精度下降、实时性变差及多目标跟踪误差大等不足的问题,本文提出了一种改进粒子滤波(particle filter, PF)算法。该算法依据阵列信号处理模型和匀速(constant velocity,CV)模型,建立了机动目标跟踪的状态方程和观测方程作为状态空间模型,并在此基础上,借鉴多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法谱函数修改了粒子滤波的似然函数,实现了对目标方位的实时动态跟踪。仿真结果表明,与传统子空间类跟踪算法和标准粒子滤波算法相比,本文方法跟踪精度更高,收敛速度更快,抗噪能力及鲁棒性更强,对轨迹交叉的多目标跟踪性能也更优。      

一种三维机动目标跟踪的改进IMM算法

以三维机动目标跟踪为背景,提出一种参数自适应交互式多模型跟踪算法。该算法采用当前量测信息实时地修正马尔可夫转移概率矩阵,有效地降低了人为因素的影响。由于三维CV（匀速运动）和CA（匀加速运动）模型状态变量维数不一致,从而导致使用IMM算法时数据不能直接交互融合。针对这一缺点,对CV模型进行了改进。Matlab仿真表明,使用改进后的CV模型并结合参数自适应IMM算法比使用常规的IMM算法跟踪效果更好,并具有很好的实用性。     

基于当前统计模型的目标跟踪改进算法仿真分析

针对当前统计模型跟踪机动目标算法存在误差较大问题,采用加速度方差与机动频率自适应技术,能够实现对任意机动情况下的目标精确跟踪。经计算机仿真,比较了加速度方差与机动频率自适应方法的跟踪性能,表明改进算法具有更好的适应性。     

末段高空区域防御系统跟踪算法研究

以美国末段高空区域防御系统为研究对象,首先分别对弹道导弹处于大气层内和大气层外两种不同受力情况的末段轨迹进行仿真建模。针对两个阶段的各自特点,对处于大气层外导弹飞行中段仅受重力作用的目标,采用基于Singer模型的目标跟踪算法。对再入大气层后的再入类目标,为解决当前目标跟踪算法中机动模型与再入类目标实际运动不匹配的问题,采用了基于弹道模型的目标跟踪算法。仿真结果表明,两种算法可以分别较好地满足跟踪导弹的两个阶段。