基于改进“当前”统计模型的非线性机动目标跟踪算法

＂当前＂统计模型算法对目标加速度极限值及机动频率的依赖性这一缺点,导致该算法在跟踪弱机动目标及高机动目标时,跟踪性能会明显恶化.本文在当前统计（CS）模型的基础上,通过加权一个以残差方差的迹为参数的活化函数,对加速度方差和机动频率进行自适应处理,实现了对＂当前＂统计模型的改进;同时,采用UKF（unscented Kalman filter）对非线性目标进行跟踪滤波,构造出基于改进＂当前＂统计模型的非线性机动目标跟踪算法,仿真结果表明,改进的＂当前＂统计模型不仅保留了＂当前＂统计模型跟踪算法对一般机动目标跟踪精度高的特点,而且对弱机动目标跟踪也具有更优越的性能,大大扩大了机动跟踪范围.     

改进的机动目标当前统计模型自适应跟踪算法

针对机动目标当前统计模型自适应跟踪算法的加速度方差依赖于预先设定的加速度极值的问题,研究新的加速度方差调整方法。在机动目标当前统计模型的基础上,根据雷达实时观测信息,利用加速度扰动与位置变化量之间的物理关系,采用一种新的机动目标当前统计模型加速度方差自适应跟踪方法。仿真结果表明,新算法对高机动目标、一般机动目标均具有较高的跟踪精度,从而验证了新算法的正确性和有效性,对机动目标跟踪问题具有一定的实际应用价值。     

机动目标跟踪的一种自适应“当前”模型

针对单个模型跟踪机动目标的性能不够理想、多模型方法最优模型集设计困难且算法较复杂的问题．基于“当前”模型，从目标与跟踪雷达的相对角运动出发，提出一种能适应多类飞行器的自适应跟踪单模型，并给出了优化估计目标与雷达的相对角运动及距离运动的算法．仿真结果表明．该自适应单模型跟踪性能稳定，远优于“当前”模型，对于强机动飞行的目标，其跟踪性能要优于交互多模型方法（IMM），而且其计算量要低于IMM．     

基于当前统计模型的自适应强跟踪算法

由于模型参数不能自适应调整和卡尔曼滤波器固有的特点,传统的当前统计模型算法跟踪突发强机动目标时性能显著下降.本文通过采用机动检测方法并借鉴强跟踪滤波器的思想,提出了一种改进的自适应强跟踪算法.利用量测残差的统计距离将目标机动划分为不同的状态,相应调整模型参数和滤波器增益,提高机动模型和系统模式的匹配程度,增强了系统对强机动目标的跟踪能力并保持对一般机动目标良好的跟踪性能.     

转弯机动目标的两层交互多模型跟踪算法

针对转弯机动目标跟踪, 提出了一种两层交互多模型(IMM)跟踪算法. 算法的内层多模型由当前统计模型和恒速模型构成, 针对目标的速度方向角进行滤波, 将获得的角速度估计值作为外层的中心角速度; 外层多模型由转弯模型构成, 其角速度集合由中心角速度和对称角速度(交互输出的加速度与速度的比值)组成. 由于既准确估计了目标的角速度, 又设计了合理的角速度集合, 算法显著提高了转弯机动目标的跟踪精度. 仿真实验验证了算法的有效性.     

基于改进当前统计模型的自适应无源跟踪算法

针对无源跟踪中,标准当前统计模型无法自适应调整加速度极限值的缺点,设计了一种修正系数来通过机动目标的当前加速度自适应调整模型的加速度极限值,同时利用模糊控制的方法对修正系数的取值进行实时调整,实现了对当前统计模型的改进。最后结合容积卡尔曼滤波算法构造基于改进当前统计模型的自适应无源跟踪算法。仿真结果表明,相比基于标准当前统计模型的自适应跟踪算法,新算法对非机动目标、弱机动目标以及强机动目标都有更好的跟踪效果。     

基于"当前"统计模型的模糊自适应机动目标跟踪算法

结合"当前"统计模型在目标跟踪方面的优越性,提出了基于"当前"统计模型的模糊自适应机动目标跟踪算法,将模糊控制理论应用到"当前"统计模型跟踪算法中,避免了原方法加速度极限值需提前设定和方差调整有限的问题,改为加速度的估计值由其在三角隶属函数中的权重来确定.仿真结果表明该算法提高了对非机动和弱机动目标的跟踪精度,因而具有良好的跟踪性能.     

FB-CS模型的两层嵌套机动目标跟踪算法

针对转弯机动目标,提出了一种两层模型嵌套的跟踪算法.算法的内层模型由基于函数的“当前”统计(Function based current statistic,FB-CS)模型构成,该模型在“当前”统计(Current statistic,CS)模型的基础上,通过加权一个以新息方差之迹为参数的活化函数,对加速度方差和机动频率进行自适应处理,再针对目标的速度方向角进行滤波,将获得的角速度估计值作为外层的输入;外层模型由曲线模型构成,其方向角度、角速度和角加速度由内层模型提供.由于既准确估计目标的角速度,又设计了合理的运动模型,算法显著提高了转弯机动目标的跟踪精度.仿真实验验证了算法的有效性.     

方差自适应机动目标跟踪算法研究

针对机动目标弱机动时不能自适应调整,从而对弱机动目标跟踪精度不高的缺点,提出了一种改进的方差自适应机动目标跟踪算法。新算法将机动目标的运动状态分为弱机动状态和强机动状态,并通过新息平方的统计量和当前加速度估值进行机动自适应检测,能够根据目标当前的机动特性自适应调整过程噪声协方差矩阵,使运动模型与机动目标的当前运动状态相匹配,在保持对强机动目标跟踪性能的同时,实现了对弱机动目标更为精确的跟踪。仿真结果表明,改进算法对弱机动目标的跟踪性能明显优于当前统计模型。     

跟踪反舰导弹的机动频率自适应算法

为使建立的系统方程更适合强机动反舰导弹的真实运动状态,在分析"当前"统计模型及自适应滤波算法的基础上.通过由滤波残差的变化来检测目标机动与否的准则,设计了一种非线性的机动频率函数.实现机动频率自适应调整,优化了"当前"统计模型的系统参数,构建了机动频率自适应算法.在想定的初始条件下,结合反舰导弹的末段"蛇行机动",对建立的机动频率自适应算法进行Monte Carlo仿真实验,结果表明:该算法运行稳定,适应能力强,能有效提高"当前"统计模型的跟踪性能.     

基于滑模控制的折叠翼飞行器辅助机动研究

基于滑模控制策略,研究了折叠翼飞行器辅助机动问题.分析了系统折叠角与气动参数的关系,把机翼折叠角看成额外的控制输入,构造了包含折叠辅助机动的飞行器动力学模型.针对非线性系统,加入混合干扰,设计了非奇异动态终端滑模控制(NDTSMC)器,能够较好地抑制折叠翼飞行器的不确定性,同时完成姿态跟踪控制.仿真结果表明,NDTSMC改善了折叠翼飞行器的控制精度和鲁棒性能,具有较好的抖振消除效果.与传统飞行器相比,加入折叠辅助机动的折叠翼飞行器拥有更高的机动性和抗干扰能力.     

刚体航天器姿态跟踪的高阶滑模控制器设计

针对存在参数不确定性和外加干扰的刚体航天器的姿态跟踪控制问题,提出一种基于高阶滑模的姿态跟踪控制方法．首先介绍高阶滑模控制的基本原理,并建立基于修正罗德里格参数描述的航天器数学模型;然后采用李雅普诺夫第２法推导出高阶滑模姿态控制律．理论分析和仿真结果均表明,该方法能够有效消除系统抖振,实现航天器姿态跟踪的精确定位,并且系统具有全局稳定性和鲁棒性．     

基于多模型算法的低空机动目标跟踪研究

针对地面防空警戒和跟踪雷达系统机动目标的跟踪,将适用于常速运动模式的常速模型,常加速运动模式的常加速模型和转弯运动模式的转弯模型组成模型集,使用交互式多模型算法对机动目标进行跟踪。仿真结果表明,其中的两种组合性能很好,不仅能够精确跟踪到低空机动目标的运动形态,而且具有很好的收敛特性和稳定性,具有一定的工程应用价值。     

运动平台下的相对机动检测断续量测粒子滤波

由于多普勒盲区等因素,机载脉冲多普勒雷达对目标的量测可能出现断续,将盲区先验知识纳入粒子滤波体系能够处理此类断续量测.鉴于此,通过建立载机平台与目标间相对运动模型,分析机载雷达目标可检测条件,并据此提出一种改进的粒子滤波算法.该算法利用相对机动检测判断目标是否进入盲区,由盲区粒子预测目标可能重新出现的区域,保持对目标的跟踪.仿真结果表明了该方法的有效性和可行性.     

基于改进CS模型的免疫系统应答仿真

对基于细胞自动机理论的Celada Seida(CS)模型进行改进,仿真免疫系统应答。该模型能够对免疫系统中细胞和分子之间的相互作用进行仿真。模型在空间和时间上都是离散的,并可以模拟单个免疫细胞。给出了模拟免疫应答的具体仿真步骤,对原模型进行了简化,给出实验的结果。目的是通过该模型的研究,证明免疫系统模型是有用的,因为它们揭示了免疫系统有用的性能,进而可以用于研究解决生物学以外的工程问题的方法。     

Adaptive integral backstepping sliding mode control for opto-electronic tracking system based on modified LuGre friction model

In order to improve the control accuracy and stability of opto-electronic tracking system fixed on reef or airport under friction and external disturbance conditions, adaptive integral backstepping sliding mode control approach with friction compensation is developed to achieve accurate and stable tracking for fast moving target. The nonlinear observer and slide mode controller based on modified LuGre model with friction compensation can effectively reduce the influence of nonlinear friction and disturbance of this servo system. The stability of the closed-loop system is guaranteed by Lyapunov theory. The steady-state error of the system is eliminated by integral action. The adaptive integral backstepping sliding mode controller and its performance are validated by a nonlinear modified LuGre dynamic model of the opto-electronic tracking system in simulation and practical experiments. The experiment results demonstrate that the proposed controller can effectively realise the accuracy and stability control of opto-electronic tracking system.