改进的概率假设密度滤波多目标检测前跟踪算法

基于概率假设密度滤波(Probability Hypothesis Density,PHD)的检测前跟踪(Track before detect,TBD)技术可以有效解决未知目标数的弱小点目标检测前跟踪问题.文章针对现有PHD-TBD算法存在目标数估计不准、目标发现延时较久的问题进行研究.从标准PHD滤波出发,更为合理地推导出PHD-TBD算法的粒子权重更新计算表达式,实现对目标数的准确估计;同时利用贝叶斯滤波理论,推导出基于量测的新生粒子概率密度采样函数,完成对目标的快速发现.仿真实验表明,与现有的PHD-TBD相比,改进算法能够适应目标扩散情况,准确估计目标数目,并实现对目标的快速发现和位置准确估计.     

非合作双基地雷达弱目标KCF⁃TBD方法

非合作双基地雷达因其特殊的探测方式，致使回波中目标信噪比较低，雷达扫描周期的帧与帧之间探测并不稳定，因此传统的先检测后跟踪（Detect?Before?Track, DBT）在这种场景下并不适用。本文利用动态规划检测前跟踪（Dynamic Programming Track?Before?Detect, DP?TBD）值函数累积的思想，结合现用于视觉跟踪中的核相关滤波器（Kernelized Correlation Filters, KCF），将峰值旁瓣比（Peak Sidelobe Ratio, PSR）作为值函数，提出了KCF?TBD，并采用深度学习技术对跟踪框进行修正，以解决实际目标跟踪中出现的漂移、丢失等问题，从而提高跟踪过程的稳定性和适应性。在实际的海面目标数据上的验证结果显示，所提算法具有较高的跟踪稳定性和适应性。     

基于DP-TBD的分布式异步迭代滤波融合算法研究

该文主要运用检测前跟踪动态规划(Dynamic Programming-Track Before Detect)算法解决目标跟踪问题。动态规划(Dynamic Programming, DP)是一种通过对量测空间栅格化处理,然后对离散的量测空间中所有可能的物理路径进行遍历的算法。然而,该算法提供的是一种未经滤波和平滑的点迹序列。随着实际战争环境日益复杂,基于单雷达的DP-TBD算法在信噪比(SNR)较低时跟踪效果不佳。此外,由于DP-TBD算法没有状态误差协方差矩阵,因此无法将不同雷达的点迹序列进行融合。而且由于通信时延和不同的采样周期,不同雷达的数据往往是异步的。为了解决以上问题,该文提出了一种基于DP-TBD的分布式异步迭代滤波融合算法(DynamicProgramming?Fuison, DPF)。该算法分为两步,第1步提出了一种迭代滤波方法对DP点迹进行处理;第2步将不同雷达获得的异步状态估计转化为同步的,接着利用几种分布式的融合方法来获取融合之后的状态估计。仿真结果说明,和单雷达相比,该融合算法可以有效提升目标跟踪的性能,同时,该算法也可以降低航迹丢失率和计算量。      

基于势概率假设密度滤波的检测前跟踪新算法

基于势概率假设密度滤波(Cardinalized Probability Hypothesis Density, CPHD)检测前跟踪(Track before detect, TBD)算法能有效解决未知目标数的弱小目标检测跟踪.文章深入研究了CPHD算法, 从标准CPHD滤波的粒子权重更新出发, 结合检测前跟踪的实际, 合理地推导出CPHD-TBD算法的粒子权重更新表达式; 分析了CPHD滤波目标势分布的物理意义, 实现了目标势分布更新计算在检测前跟踪的应用.将CPHD滤波和TBD进行有效结合, 提出了基于势概率假设密度滤波的检测前跟踪算法, 并给出其详细实现步骤.仿真实验证明提出的CPHD-TBD算法与现有概率假设密度检测前跟踪(PHD-TBD)算法相比, 能更详细地传递目标分布信息, 从本质上改变了PHD-TBD对目标数估计的方式, 能更准确稳定估计目标数, 实现了对目标的发现和状态准确估计, 性能明显更优.     

基于粒子滤波的红外目标跟踪新算法

粒子滤波是一种在非线性和非高斯情形下进行状态估计的有效方法。提出一种基于粒子滤波的红外目标跟踪的新算法。阐述了粒子滤波算法的原理,将粒子滤波引入到红外目标跟踪中。考虑到传统的粒子滤波跟踪算法存在计算量大,误码多的缺点,对传统算法进行了改进。对采样粒子进行优化选择,改进了重采样环节。实验结果表明,改进算法较传统粒子滤波算法能更准确,更有效的跟踪红外目标。     

一种基于模型选择的PF-TBD算法

在目前的基于粒子滤波检测前跟踪(PF-TBD)算法中,对粒子的预测通常是根据单一直线运动模型实现的,在目标机动时由于与运动形式相差较大,影响了跟踪效果。为此,提出一种基于模型选择的粒子滤波检测前跟踪(MM-PF-TBD)算法。该算法由已估计出的目标位置,计算相对偏转角,并以此判定目标当前的运动模式,进而选择相应的运动模型对下一时刻的粒子进行预测,显著提高了对粒子预测的精度。理论分析和仿真实验表明,文中所提算法适用于目标不同的运动形式,有效提高了目标机动时的检测和跟踪性能。     

基于功率谱流形的信息几何DP-TBD算法

针对复杂杂波背景下目标信杂比起伏而导致的漏检问题,本文结合信息几何检测器的性能优势与动态规划检测前跟踪（Dynamic Programming Track Before Detect,DP-TBD）的多帧信息积累能力,提出了基于功率谱流形的信息几何DP-TBD算法.该算法利用功率谱流形与矩阵流形对偶关系,设计了功率谱信息几何检测器,将信息几何检测器的计算复杂度降低了近两个数量级.通过实测数据实验验证,功率谱DP-TBD算法可实现与矩阵DP-TBD算法相近的检测性能,并将运算时间降低为矩阵DP-TBD算法的3%～8%.此外,相较于信息几何检测器,功率谱DP-TBD可将检测信杂比（Signal-to-Clutter Ratio,SCR）提高2～3 dB.     

基于leg-by-leg机动的两级采样被动跟踪方法

针对被动声呐方位-频率观测情况下粒子滤波检测前跟踪算法中高维采样效率低的问题,该文提出一种利用leg-by-leg机动可观测性特点的两级采样方法.首先,对leg-by-leg机动的可观测性进行分析;然后,建立极坐标系下的目标运动状态模型,以粒子相对观测站的距离和法向速度均匀分布为准则,提出将极坐标系下的目标状态向量映射至直角坐标系的方法;最后,为改善滤波收敛性,提出根据粒子的空间分布特征自适应地调整过程噪声协方差矩阵.仿真结果表明,对于典型的水下目标跟踪场景,所提方法可使滤波收敛率增大约47.6％,距离估计误差减小约329 m,滤波收敛时间缩短约450 s.     

基于leg-by-leg机动的两级采样被动跟踪方法

针对被动声呐方位-频率观测情况下粒子滤波检测前跟踪算法中高维采样效率低的问题，该文提出一种利用leg-by-leg机动可观测性特点的两级采样方法。首先，对leg-by-leg机动的可观测性进行分析；然后，建立极坐标系下的目标运动状态模型，以粒子相对观测站的距离和法向速度均匀分布为准则，提出将极坐标系下的目标状态向量映射至直角坐标系的方法；最后，为改善滤波收敛性，提出根据粒子的空间分布特征自适应地调整过程噪声协方差矩阵。仿真结果表明，对于典型的水下目标跟踪场景，所提方法可使滤波收敛率增大约47.6%，距离估计误差减小约329 m，滤波收敛时间缩短约450 s。     

基于代价参考粒子滤波器组的检测前跟踪算法

基于粒子滤波的检测前跟踪方法是检测和估计非线性调频信号的有效方法之一.但此类方法运算量大,难以并行执行.此外,由于粒子滤波算法收敛较慢,基于粒子滤波的检测前跟踪方法的检测和状态估计能力有待提高.针对上述问题,该文首先提出一种代价参考粒子滤波器组.该滤波器组收敛快速,具有完全的并行结构,可快速准确地估计非线性调频信号的瞬时频率.其次,提出基于代价参考滤波器组的检测前跟踪算法,可在给定虚警率下,在各个时刻检测目标和估计目标状态.两类非线性调频信号检测和估计的仿真结果表明,基于代价参考粒子滤波器组的检测前跟踪算法的检测性能、估计性能和运行速率均优于类似的方法,如基于粒子滤波的检测前跟踪方法,基于Rutten粒子滤波的检测前跟踪方法等.     

基于改进鲸鱼算法的多无人机协同欺骗干扰技术

多机协同对组网雷达系统进行航迹欺骗干扰属于大规模优化问题,往往需要利用群体智能算法优化无人机的飞行任务,然而采用传统群体智能算法优化时往往会出现收敛速度慢、求解精度低等问题。针对这一问题,对标准鲸鱼优化算法进行了改进,提出了一种基于改进鲸鱼优化算法的多无人机协同欺骗干扰技术。首先建立了多无人机协同欺骗干扰组网雷达的数学模型以及对应的优化函数,然后在标准鲸鱼优化算法的基础上引入了自适应惯性权值,提高了算法的全局搜索能力和收敛速度。仿真实验表明,固定无人机数量为9架时,利用改进鲸鱼、标准鲸鱼、粒子群、蚁群4种算法分别优化多机协同欺骗干扰模型,得出改进鲸鱼优化算法平均运行时间最短,迭代次数最少,同时优化产生的实际航迹与理论值误差最小;逐步增加无人机数量至20架,利用上述四种算法进行模型求解时得出改进鲸鱼优化算法在不同无人机架数的条件下产生的假目标航迹条数均优于其他3种算法。     

改进适应度函数的阵列综合粒子群算法

针对标准粒子群算法在阵列综合应用中收敛所需的迭代次数较多、收敛速度较慢等问题,提出了一种基于改进适应度函数计算的粒子群改进算法。根据阵列在采用标准粒子群算法时的收敛趋势,提出在适应度函数计算中,对适当角度范围内的适应度函数进行加权计算,使影响收敛速度因素的计算权值得到提高、并得到优先处理,从而降低平均计算时间。通过对线阵天线的仿真实验,结果表明该方法效果明显,可以在满足方向图要求的前提下,大大减少收敛所需迭代的次数,加快收敛速度。     

采用改进细菌觅食优化算法的无人机航迹规划

针对现有的无人机航迹规划方法收敛速度较慢、效率不高、易陷入局部最优等问题,构建了基于改进细菌觅食优化算法的无人机航迹规划结构,从三个方面改进算法:一是将固定步长改为自适应步长;二是游动时嵌入粒子群算法学习因子思想;三是将固定迁徙概率改为自适应迁徙概率.同时,提出了飞行代价目标函数,通过函数寻优进行无人机航迹规划,并由数...     

基于改进粒子滤波的RFID室内目标定位算法

针对于LANDMARC算法的RFID室内定位精度受传输路径影响严重,直接采用粒子滤波自适应性差的问题,提出一种基于改进粒子滤波的RFID室内定位算法。该算法首先利用极限学习机(ELM)拟合阅读器接收信号强度与标签距离之间的非线性关系,构建信号传输模型,筛选邻近标签集;然后采用自适应学习因子优化粒子滤波过程,提高粒子全局寻优能力和收敛速度。仿真实验结果表明,该算法能够有效实现待测标签的RFID室内定位,且定位精度较高,收敛速度较快。     

融合改进蚁群和粒子群算法的路径搜索应用

针对车辆路径搜索对其计算质量和效率要求较高问题,且原始蚁群算法和标准粒子群算法均存在局部优先解、停滞以及收敛速度较慢等缺陷,提出一种融合改进的蚁群和粒子群路径搜索算法。在融合算法前期提高粒子群算法收敛速度,利用其进行粗搜索,后期利用改进的蚁群算法进行细搜索。通过仿真分析表明,融合后的改进算法在路径规划和计算效率上均有较大提升。     

Heuristic Sarsa algorithm based on value function transfer

With the problem of slow convergence for traditional Sarsa algorithm,an improved heuristic Sarsa algorithm based on value function transfer was proposed.The algorithm combined traditional Sarsa algorithm and value function transfer method,and the algorithm introduced bisimulation metric and used it to measure the similarity between new tasks and historical tasks in which those two tasks had the same state space and action space and speed up the algorithm convergence.In addition,combined with heuristic exploration method,the algorithm introduced Bayesian inference and used variational inference to measure information gain.Finally,using the obtained information gain to build intrinsic reward function model as exploring factors,to speed up the convergence of the algorithm.Applying the proposed algorithm to the traditional Grid World problem,and compared with the traditional Sarsa algorithm,the Q-Learning algorithm,and the VFT-Sarsa algorithm,the IGP-Sarsa algorithm with better convergence performance,the experiment results show that the proposed algorithm has faster convergence speed and better convergence stability.     

基于自适应权重和模拟退火的鲸鱼优化算法

针对鲸鱼优化算法容易陷入局部极值和收敛速度慢的问题,提出了一种结合自适应权重和模拟退火的鲸鱼优化算法.通过改进的自适应权重策略来调整算法的收敛速度,通过模拟退火增强鲸鱼优化算法的全局寻优能力.仿真实验中计算了18个测试函数,对比了粒子群算法、海豚回声定位算法和标准鲸鱼算法并进行统计分析,同时比较了单独结合自适应权重和模拟退火对鲸鱼优化的影响,结果表明,改进的算法在测试函数的极值计算中,计算精度和收敛速度方面都有了明显提升,验证了改进算法的有效性.     

三目标柯西粒子群算法的电力系统无功优化

通过建立有功网损最小、电压偏差最小和静态稳定电压裕度最大的三目标无功优化模型。提出柯西粒子群算法,并针对IEEE14节点系统进行三目标电力系统无功优化。当种群多样性较差时,通过对交叉的粒子进行柯西变异从而扩大搜索空间,提高种群多样性,防止出现过早的收敛,进而避免了算法陷入局部最优解的问题,同时也提高了收敛速度。通过数据测试和比较柯西粒子群算法在收敛速度、精度、全局搜索能力上均优于常规差分进化算法和常规粒子群算法。其结果验证了该模型和算法的有效性,为电力系统安全经济运行提供了参考。     

一种快速收敛的非参数粒子群优化算法及其收敛性分析

如何调整粒子群算法的参数引起了大量研究人员的关注.本文提出了一种快速收敛的非参数粒子群优化算法.为了平衡全局搜索和局部搜索,本文算法融合了基于exemplar的学习策略和多交叉操作.根据进一步的稳定性分析,粒子群收敛于搜索空间中的一个固定位置,同时粒子群的位置方差收敛于零点.本文收集了常用的24个准则函数,与7个类似的粒子群算法进行了比较.实验结果表明,本文搜索算法在大部分准则函数上的搜索性能均优于同类算法.同时本文算法在收敛速度上要远优于同类算法.     

基于几何代数的SVS-NLMS点云配准算法

针对欧氏空间点云配准方法匹配精度低、计算成本大、收敛速度慢等问题,利用几何代数对于高维空间的表达能力,提出一种基于几何代数的点云配准算法。首先,将点云数据转化为几何代数形式,基于几何代数的rotor转子,给出了几何代数空间点云配准的代价函数。其次,结合归一化最小均方算法,将求解rotor转子模拟为信号滤波问题,在几何代数空间基于最速下降法构建rotor转子迭代公式,使每次迭代计算仅使用一对匹配点对而不是全部点对。迭代计算得到的转子可用于任意维度的旋转估计问题,从而将三维点云逐步旋转配准。最后,为进一步解决收敛速度与稳态误差之间的冲突,利用Sigmoid函数给出了一种变步长的rotor转子迭代公式,在加快收敛速度的同时降低稳态误差。采用模型数据集与公共数据集验证所提算法的配准性能,与经典迭代最近点算法相比,模型数据集的配准精度由10?2提升至10?8数量级,公共数据集的配准精度提升35%,所提算法收敛速度更快,配准精度更高,且具有较低的稳态误差。