用于多个机动目标的混合高斯概率假设密度跟踪器

现有的混合高斯概率假设密度（GM—PHD）跟踪器不仅可以估计时变的多目标状态,还能辨识不同目标并保持其轨迹连续性．但当多个目标发生机动时,其稳定性较差,容易丢失目标．针对这一问题,本文提出一种能跟踪多个机动目标的混合高斯概率假设密度跟踪器算法．算法在GM—PHD滤波的框架上采用修正的输入估计方法将目标的概率假设密度（PHD）表示成混合高斯形式,并利用不同的标记辨识各个高斯分量,然后通过PHD滤波方程迭代这些高斯分量和对应的标记,最终达到跟踪多个机动目标的目的．仿真实验表明,和传统的GM—PHD跟踪器相比．新算法能以更高的稳定性跟踪多个机动目标．     

改进的高斯粒子概率假设密度滤波算法

高斯粒子概率假设密度滤波在预测和更新时需要进行粒子近似和重新采样,这在一定程度上降低了算法的精度和实时性．针对这一问题,提出一种改进的高斯粒子概率假设密度滤波算法．算法通过粒子的方式表示并传递目标的概率假设密度（PHD）预测值,然后直接利用这些表征PHD预测值的粒子进行更新,最后利用具有最大似然性的粒子将更新后的PHD表示为混合高斯形式．仿真实验表明,和高斯粒子概率假设密度滤波相比,改进算法的多目标误差距离减少了约30％,运行时间减少了约50％．     

基于箱粒子概率假设密度滤波的弱目标检测与跟踪算法

针对低信噪比条件下多弱小目标检测前跟踪算法跟踪效率低、计算复杂度高等问题,提出一种基于箱粒子概率假设密度滤波的弱目标检测与跟踪算法.首先,针对由目标的贡献强度和噪声获得的目标强度量测图像,利用均值滤波抑制强度量测图像中的噪声;其次,以不交叉原则挑选出强度值较大区域作为区间量测;最后,利用箱粒子概率假设密度(BOX-PHD)滤波对上述所得的区间量测进行目标跟踪.仿真结果表明,所提出的方法可以提高跟踪性能,且计算效率高.     

基于交互式多模型的不敏卡尔曼概率假设密度滤波算法

针对非线性高斯场景下目标数目未知或随时间变化的机动多目标跟踪问题, 提出一种基于交互式多模型的不敏卡尔曼概率假设密度滤波算法.首先, 在高斯混 合概率假设密度滤波框架下, 结合不敏卡尔曼滤波中状态预测和量测更新的实现机理, 构建一种不敏卡尔曼概率假设密度滤波器; 然后, 通过引入交 互式多模型方法中状态模型软判决机制, 实现对目标机动过程中运动模式不确定的处理; 最后, 通过理论分析和仿真结果验证了所提出算法的可行性和有效性.     

未知探测概率下多目标PHD 跟踪算法

针对未知探测概率下多目标跟踪问题, 提出一种基于时变滤波算法的多目标概率假设密度(PHD) 滤波器. 算法推导了未知探测概率PHD递推式, 提出了将未知探测概率转化为目标的丢失与接收事件, 并依此建立了目标跟 踪的马尔科夫模型, 给出了该模型下时变卡尔曼滤波最优解, 进而在高斯混和PHD(GMPHD) 框架下推导了算法闭集解. 仿真实验表明, 所提出算法在未知且随时间变化的探测概率情形下, 仍能实时地跟踪各目标, 具有良好的工程应用前景.     

未知探测概率下多目标PHD跟踪算法

针对未知探测概率下多目标跟踪问题,提出一种基于时变滤波算法的多目标概率假设密度(PHD)滤波器.算法推导了未知探测概率PHD递推式,提出了将未知探测概率转化为目标的丢失与接收事件,并依此建立了目标跟踪的马尔科夫模型,给出了该模型下时变卡尔曼滤波最优解,进而在高斯混和PHD(GMPHD)框架下推导了算法闭集解.仿真实验表明,所提出算法在未知且随时间变化的探测概率情形下,仍能实时地跟踪各目标,具有良好的工程应用前景.     

强跟踪输入估计概率假设密度多机动目标跟踪算法

针对多机动目标跟踪中,目标数目未知及加速度不确定的问题,提出一种强跟踪输入估计（modifiedinputestimation,MIE）概率假设密度多机动目标跟踪算法．在详细分析算法的基础上,通过引入强跟踪多重渐消因子,以不同速率实时调节滤波器各个通道的预测协方差及相应的滤波器增益,从而实现MIE算法对加速度未知或发生人幅度突变的机动目标白适应跟踪能力;并将该算法与概率假设密度滤波算法有效结合,町以较好地跟踪未知数目的多机动目标．仿真结果表明,新算法比传统的多机动目标跟踪算法具有更岛的跟踪精度,且具有较好的实时性．     

基于概率假设密度的无线传感器网络多目标跟踪算法

针对无线传感器网络多目标跟踪过程中杂波难以去除以及由数据关联复杂带来的计算复杂度高的问题,将概率假设密度滤波器应用于无线传感器网络,以更好地对多目标状态信息进行融合估计;首先,建立簇-树型无线传感器网络模型,并运用随机有限集理论对目标状态模型和传感器观测模型进行描述;然后,根据目标与节点之间的距离设置观测阈值,当传感器节点测量值小于观测阈值时,概率假设密度滤波器将实时对该组测量数据进行处理,从而实现传感器网络对目标状态的联合检测与跟踪;仿真结果表明,在无线传感器网络的多目标跟踪应用中,该算法比粒子滤波算法具有更高的跟踪效率和精度。     

基于概率假设密度的近邻目标快速跟踪算法

针对杂波场景中多个目标相互近邻时,标准概率假设密度滤波器难以正确估计目标状态且计算复杂度高等问题,提出一种基于概率假设密度的近邻目标快速跟踪算法。所提算法首先采用自适应门技术从传感器观测集中划分出源于真实目标的观测集,随后利用真实目标观测集来更新预测强度,最后应用检测导向的近邻目标权重校正方法有选择地重分配各离散时刻后验强度中不精确的分量权重。实验结果表明,所提算法不仅具有高效率的目标跟踪,而且具有良好的鲁棒性。     

基于概率假设密度滤波方法的多目标跟踪技术综述

概率假设密度 (Probability hypothesis density, PHD) 滤波方法在多目标跟踪、交通管制、图像处理以及多传感器管理等领域得到了广泛关注. 本文对基于PHD滤波方法的多目标跟踪技术的产生、发展及研究现状进行了综述, 主要包括PHD滤波器、PHD执行方法、峰值提取及航迹提取技术、多传感器多目标跟踪及多传感器管理、 PHD平滑器以及多目标跟踪性能评价指标等, 并对PHD滤波器的相关应用进行介绍. 最后, 基于现有PHD滤波进展, 提出了PHD滤波技术在多目标跟踪领域需要重点关注的若干问题.     

未知噪声统计下多模型概率假设密度粒子滤波算法

针对传统多目标概率假设密度滤波(PHD) 器在噪声先验统计未知或不准确时滤波精度下降甚至丢失目标的问题, 设计一种自适应多模型粒子PHD(MMPHD) 滤波算法. 该算法利用多模型近似思想, 推导出一种多模型概率假设密度估计器, 不仅能估计多目标状态, 而且能实时估计未知且时变的噪声参数, 并采用蒙特卡罗方法给出了MMPHD闭集解. 仿真实例表明, 所提出的算法具有应对噪声变化的自适应能力, 可有效提高目标跟踪精度.

     

Joint spatial registration and multi-target tracking using an extended PM-CPHD filter

An extended product multi-sensor cardinalized probability hypothesis density (PM-CPHD) filter for spatial registration and multi-target tracking (MTT) is proposed. The number and states of targets and the biases of sensors are jointly estimated by this method without the data association. Monte Carlo (MC) simulation results show that the proposed method (i) outperforms, although computationally more expensive than, the extended multi-sensor PHD filter which has been proposed for joint spatial registration and MTT; (ii) outperforms the multi-sensor joint probabilistic data association (MSJPDA) filter which is also extended in this study for joint spatial registration and MTT when the clutter is relatively dense.     

基于箱粒子的多扩展目标PHD滤波

在高斯混合多扩展目标PHD 滤波的基础上, 结合最新兴起的箱粒子滤波, 提出一种基于区间分析的多扩展目标PHD 滤波算法. 采用大小可控的非零矩形区域来代替传统的多个点量测, 这样可降低权值计算中对量测分布的要求. 仿真对比实验表明, 采用区间分析方法在保证近似于传统滤波精度的同时可降低计算复杂度, 在目标数目估计及抗杂波干扰方面也具有较为突出的优势, 并且可解决在目标靠近时由于不能正确给出子划分而造成的漏检问题.

     

一种改进的基于概率假设密度滤波的多目标跟踪方法

针对概率假设密度（PHD）滤波使用聚类方法提取目标状态时,会出现结果不准确,且PHD滤波无法给出状态到航迹关联的问题,提出一种在目标状态中加入标签的方法来实现状态到航迹的关联．该方法对权值较大的标签,通过两次确认来剔除杂波干扰,得到比传统PHD滤波更精确的状态估计．在提取目标状态时,只对相同标签的粒子进行处理,避免使用聚类方法．通过与传统PHD算法的仿真对比表明,改进算法具有较好的跟踪性能．     

Multi-target tracking with PHD filter using Doppler-only measurements

In this paper, we address the problem of multi-target detection and tracking over a network of separately located Doppler-shift measuring sensors. For this challenging problem, we propose to use the probability hypothesis density (PHD) filter and present two implementations of the PHD filter, namely the sequential Monte Carlo PHD (SMC-PHD) and the Gaussian mixture PHD (GM-PHD) filters. Performances of both filters are carefully studied and compared for the considered challenging tracking problem. Simulation results show that both PHD filter implementations successfully track multiple targets using only Doppler shift measurements. Moreover, as a proof-of-concept, an experimental setup consisting of a network of microphones and a loudspeaker was prepared. Experimental study results reveal that it is possible to track multiple ground targets using acoustic Doppler shift measurements in a passive multi-static scenario. We observed that the GM-PHD is more effective, efficient and easy to implement than the SMC-PHD filter.     

基于相对熵的概率假设密度滤波器序贯蒙特卡罗实现方式

概率假设密度滤波器的典型序贯蒙特卡罗实现方式与粒子滤波类似,均是利用大量加权粒子估计多目标状态,典型实现方式是为每个期望目标分配固定数目的粒子,这导致较大的算法时间开销.鉴于此,建立了基于相对熵的序贯蒙特卡罗实现方式.首先计算两个不同规模粒子集合的相对熵,与预设阈值进行比较以确定粒子数目,从而动态调整粒子数目.仿真结果表明,所提出的实现方式提高了跟踪效率,在大部分时间步上优于典型实现方式.     

一种基于GHF 的高斯粒子滤波算法

高斯粒子滤波算法重要性权值方差不会随迭代次数的增加而增加, 能够较好地解决粒子退化问题, 但其重要性密度函数没有考虑最新的量测信息, 导致有效粒子数减少, 算法滤波性能下降. 针对该问题, 提出一种基于Gaussian-Hermite 滤波(GHF) 的高斯粒子滤波算法, 采用GHF构造高斯粒子滤波的重要性密度函数, 考虑最新的量测信息, 增加有效粒子数, 提高算法的滤波精度. 仿真结果表明, 所提出算法的滤波精度明显优于高斯粒子滤波算法.

     

基于拟蒙特卡罗方法的概率假设密度多目标跟踪

为了改善多目标跟踪问题中概率假设密度（PHD）滤波的估计精度,提出基于拟蒙特卡罗的PHD滤波算法.该算法利用低偏差点集在状态空间中分布均匀的特性,使得采样粒子集最大程度地相互远离,充分地描述多目标状态的后验概率密度,从而准确地利用带有相应权值的粒子集来计算多目标数目和各个目标状态的估计值.仿真实验表明了算法的有效性,且估计性能优于粒子PHD滤波算法.     

基于非线性滤波估计的北斗B1 QPSK 信号跟踪方法

复杂环境下的多普勒频移变化及信号功率衰减均会对载波准确跟踪造成影响. 在研究北斗卫星B1 频点信号结构的基础上, 建立以环路中相关积分值为观测量的非线性EKF 模型和UKF模型, 并提出利用滤波估计状态量进行状态反馈控制的方法, 从而解决了载波跟踪环路在高动态及弱信号环境中难以高性能工作的问题. 实验结果表明,状态反馈控制的EKF 模型和UKF滤波模型能准确地跟踪弱信号及高动态下的信号变化, 从而有效控制跟踪误差, 为实现快速准确的载波跟踪奠定了基础.

     

近邻传播观测聚类的多扩展目标跟踪算法

由于传感器分辨率高或目标存在多个反射源等原因,一个目标可以同时产生多个观测数据,对于解决这种扩展目标的跟踪问题,概率假设密度(PHD)滤波算法是一种有效的方法.针对扩展目标概率假设密度滤波算法中观测集合划分,提出一种利用近邻传播聚类方法进行观测集合划分的多扩展目标跟踪算法.实验结果表明,所提出的方法不但能够获得正确的划分观测集合,而且计算复杂度较已有划分方法有较大降低,同时在多目标跟踪效果方面优于已有算法.