基于模糊聚类和粒子滤波目标跟踪算法研究

针对非线性的目标跟踪采用了基于模糊聚类和粒子滤波的混合跟踪算法,取得了优于卡尔曼滤波跟踪的良好效果.首先利用模糊C均值聚类算法对采集的数据进行基于目标的隶属度的分类,然后利用粒子滤波算法对目标进行位置估计.仿真结果表明:非线性视频跟踪中混合算法对目标的跟踪效果要好于卡尔曼滤波算法,降低了跟踪误差.     

结合幅度信息的粒子滤波机动目标被动跟踪

为提高杂波条件下的机动目标被动跟踪的性能,提出了一种新的粒子滤波目标被动跟踪算法。在声纳的输出端,提取信号的幅度信息(AI),建立多模型对转弯机动目标进行状态估计,以粒子滤波算法作为基本跟踪滤波算法,将AI与概率数据关联(PDA)算法中的似然比相结合,详细推导了结合AI的粒子滤波目标被动跟踪算法(PF-AI)实现的具体过程。在同一被动目标跟踪场景,同时使用单纯PDA算法、结合辅助信息的PDA算法和PF-AI进行被动跟踪仿真,分析了轨迹跟踪性能,并使用均方根误差比较了误差性能。仿真结果表明,与两种基于PDA的跟踪算法相比,PF-AI具有更高的跟踪精度,且算法易于实现。     

一种基于最大熵模糊聚类的数据关联算法

针对联合概率数据关联算法计算量上存在的组合爆炸问题,本文引入最大熵模糊聚类算法实现多目标的数据关联。使用最大熵模糊聚类得到的模糊隶属度表示目标与量测之间的联合互联概率;分析了公共回波对航迹更新的影响,对公共回波的权值进行衰减,对非公共回波的权值进行扩大,避免了航迹合并;此外根据差异因子的特性,给出剔除无效回波的方法,减少了计算量。仿真结果表明,与现有数据关联算法相比,新算法具有更优的跟踪效果。     

杂波环境下的粒子滤波器数据关联方法

为了解决杂波环境下多机动目标的数据关联难题,提出了一种将粒子滤波器(PF)和联合概率数据关联(JPDA)相结合的数据关联算法,该方法首先应用粒子滤波方法对目标的状态进行采样,得到样本(粒子),并结合量测,通过JPDA方法计算得到联合互连事件的关联概率,而该关联概率实际上就是PF中粒子的权值。通过选取适当的有效采样尺度作为衡量PF退化现象的测度,采用重要性重采样技术克服了标准PF的退化现象,降低了算法的计算量。仿真结果表明,粒子滤波方法可以较好地解决杂波环境下跟踪多机动目标的数据关联问题;重要性重采样PF的计算复杂度低于标准PF。     

基于粒子滤波和数据关联的多目标跟踪算法

针对图像序列中低信噪比条件下的点状多目标跟踪问题,在已获得各个目标初始信息的基础上,结合粒子滤波和联合概率数据关联(JPDA),研究了一种基于单帧检测的实时多目标跟踪算法.介绍了其基本思想和具体算法实现步骤,并在MATLAB仿真环境下实现了该跟踪算法.实验仿真结果表明,该算法能够准确跟踪作任意轨迹运动的多个点状动目标,具有良好的实时性与准确性.     

基于粒子滤波与Gibbs抽样的多目标被动跟踪研究

多目标跟踪问题是目前目标跟踪领域的一个重要研究方向,其中被动跟踪更加复杂也更具有实战意义。为了提高多目标跟踪算法的精度及稳定性,减少算法的计算开销,采用了粒子滤波与Gibbs抽样相结合的方法。粒子滤波能很好地解决目标跟踪中状态估计的非线性问题,将其应用扩展到多目标的跟踪维持;运用Gibbs抽样解决多目标跟踪中的数据关联问题,提高了关联的准确度,减小了计算开销。仿真试验证明:上述算法能较好地解决多目标跟踪问题,具有较好的估计精度。     

基于航迹隶属度的分布式系统数据融合算法

航迹关联与航迹融合是分布式目标跟踪系统数据融合的关键.本文研究了基于航迹隶属度的数据融合算法.综合各传感器航迹估计形成的目标运动状态特征向量与传感器分辨率,根据模糊聚类算法建立各观测时刻航迹隶属度矩阵与系统航迹关联决策矩阵,解决融合中心航迹关联问题.根据加权融合算法思想,结合各观测时刻航迹隶属度矩阵,实时、动态分配航迹号集合中各局部航迹权值,解决目标航迹融合问题.蒙特卡罗仿真表明,算法航迹关联效果明显优于加权航迹关联算法,并得到与简单航迹融合算法一致的目标融合航迹.     

基于IMM-PF的再入目标数据融合算法与仿真

为了提高弹道再入目标的跟踪精确度,提出了一种基于交互式多模型粒子滤波（IMM-PF）的再入目标数据融合算法。该算法将交互式多模型和粒子滤波相结合,用有限个运动模型来逼近再入目标的运动状态,在对再入目标的运动方程和观测方程离散处理的基础上,采用粒子滤波算法计算各模型的状态估计值和协方差,并采用残差重采样方法克服了粒子权重的退化问题;在粒子滤波过程中,系统不断改善粒子的概率密度函数,不断更新各个模型的概率,从而实现对再入目标跟踪中未知参数的精确估计。通过实例仿真表明：与其他算法相比,该算法的跟踪精确度较高,运行时间较短,算法收敛性较好,适合对再入目标的快速、精确跟踪。     

一种低精度传感器跟踪算法

针对低精度雷达的数据关联和目标机动跟踪问题,在此介绍了一种改进的邢滤波算法,该方法通过引入隶属度函数,很好地解决了该体制雷达下的数据关联和目标机动判断问题,提升了数据关联及目标机动判断的准确性。工程实践证明,该方法应用于航迹起始和争动目标跟踪中,大大提高了跟踪的性能,具有很好的实用性。     

基于高斯粒子JPDA滤波的多目标跟踪算法

在多目标跟踪中,由于观测的不确定性带来数据关联问题,并且,多目标状态空间尺寸的增长带来了维数增大问题,该文提出了一种新的高斯粒子联合概率数据关联滤波算法(GP-JPDAF),在JPDA框架中引入高斯粒子滤波(GPF)的思想,通过高斯粒子而不是高斯量,来近似目标与观测的边缘关联概率,利用GPF计算目标状态的预测及更新分布。将其应用于被动多传感器多目标跟踪,仿真结果表明该算法比MC-JPDAF具有更好的跟踪性能。     

基于自适应粒子滤波算法的对海跟踪研究

机载雷达对海面慢速运动目标跟踪时存在非高斯非线性状态估计问题,传统的卡尔曼滤波器跟踪不仅会产生目标定位偏差,而且会造成航迹起伏。文中将自适应粒子滤波算法应用到具有闪烁噪声背景下的海面目标跟踪问题中,此算法可根据预测粒子在状态空间中的分布情况自适应选择粒子数量,从而在保证跟踪精度的同时减少了算法的运算量。仿真结果表明,自适应粒子滤波器可实现对闪烁噪声背景下的慢速目标高精度定位跟踪,且跟踪性能优于标准粒子滤波器,具有工程实用价值。     

基于二维统计分析的降水粒子分类方法

为解决双偏振气象雷达模糊逻辑方法如何确定隶属函数参数提高准确率的问题,本文使用二维统计分析的方法确定钟型隶属函数的参数,实现基于模糊逻辑双偏振气象雷达降水粒子分类方法。首先使用二维统计得到频次图,通过对频次图分析以及对隶属函数临界值的分析确定钟型隶属函数参数,然后根据极化参数的贡献程度以及准确率确定不同降水粒子各极化参数的权重系数。最后使用调节参数后的模糊逻辑方法对一次雷达数据进行降水粒子分类。通过对实测数据的结果分析证明了该方法的有效性。     

基于FDA雷达的多径干扰抑制及目标检测

针对机载雷达低空目标检测应用背景,本文建立低空入射角下FDA (Frequency diverse array)雷达目标探测中的修正型多径检测模型,提出基于FDA雷达的多径干扰抑制方法,并利用无训练数据广义似然比检测(Generalized Likelihood Ratio Test,GLRT)方法实现多径传播环境下的...     

改进粒子滤波算法在深空红外小目标跟踪中的应用

非负矩阵分解具有较好的特征提取性能,广泛应用于数据融合领域,而粒子滤波则是一种处理非线性和非高斯动态系统状态估计的有效方法.该文结合两种算法的优点,提出了一种基于改进粒子滤波的红外小目标跟踪算法.利用NMF融合当前与之前的粒子分布权重,减小经典粒子滤波退化发散带来的精度误差.避免了目标遮挡及暂时消失带来的跟踪错误.仿真实验证明本文算法相对于经典粒子滤波,具有更好的跟踪精度和稳定性.     

基于直觉模糊集的红外图像伪装评价研究

提出一种利用直觉模糊集评价红外伪装性能的方法.建立了伪装目标和背景红外图像的灰度值与直觉模糊集隶属度、非隶属度的关系;提出用Gamma函数作为隶属度函数,并用直觉模糊集方法重新描述红外图像;通过计算伪装前后直觉模糊集描述图像的三种模糊距离(Euclidean距离、Hamming距离以及Hausdoff距离)评价伪装效果.实验证明,用Gamma函数作为隶属度函数的直觉模糊集方法评价红外图像伪装具有很好的稳定性,且简单有效.     

基于遗传粒子滤波的GPS定位数据处理算法

针对粒子滤波算法中的权值退化问题,提出了一种遗传算法辅助下的粒子滤波算法。利用遗传算法在选择继承性上的优势,将遗传算法中的选择、交叉和变异操作引入到粒子滤波算法中。在此基础上,将改进的粒子滤波算法与建立的全球定位系统(GPS)非线性动态状态空间模型结合应用于GPS定位数据处理问题,通过采集实测GPS数据将改进粒子滤波算法与基本粒子滤波算法做了比较。结果表明,遗传算法辅助下的粒子滤波可以增加有效粒子数目,有效解决粒子退化问题,可提高GPS定位数据处理精确度。     

正则化粒子滤波在水下目标跟踪中的应用

针对传统卡尔曼滤波(KF)及扩展卡尔曼滤波(EKF)在非线性目标跟踪模型中,跟踪精度较差的问题,本文给出了一种基于正则化粒子滤波(RPF)的水下目标跟踪算法。文中在一种模拟水下目标跟踪环境的非线性动态模型中对所提出的算法进行了仿真试验,并将其跟踪性能与扩展卡尔曼滤波和标准粒子滤波算法(PF)进行了比较。仿真结果表明,PF算法比EKF算法滤波精度更高,RPF的跟踪性能优于PF和RPF,而且随着粒子数的增加,PF和RPF的跟踪性能也不断提高。     

基于属性特征的数据关联研究

针对反导预警过程中弹道导弹飞行中段空间目标密集、点迹断续、目标跟踪稳定性低等特点,利用远程预警相控阵雷达和地基相控阵雷达获得的目标多特征属性信息,将属性特征数据模糊化,运用模糊相似度进行数据关联。对比三种隶属度函数对中段目标群识别正确率的高低,选取正态分布隶属度函数,计算两雷达观测目标之间的相似度,得到相似度矩阵,并按照一定的判决规则进行目标关联匹配。仿真结果表明,属性个数越多,均值差异越大,观测方差越小,关联效果越好;属性权重的合理分配也是影响关联结果的重要因素。     

两种TBD算法在HPRF-PD雷达应用中的比较

在低信噪比环境中检测和跟踪运动目标是目标跟踪的重要内容,TBD是弱小目标检测与跟踪的有效方法,不同的TBD方法在检测跟踪性能及运算量上有不同的特点.针对HPRF-PD雷达的应用,建立了目标的动态模型和观测模型,给出了动态规划和粒子滤波TBD算法的原理及实现流程,并对各步骤的实现进行了详细说明,通过仿真实验比较了两种算法的检测、跟踪性能和运算量.仿真结果表明,动态规划TBD运算量较小,更易于实现,而粒子滤波TBD具有更好的跟踪性能,且在低信噪比下有较高的检测能力.