红外与激光主/被动联合跟踪算法

文中针对单站红外被动式跟踪存在可观测性问题,提出红外与激光主／被动单目标联合跟踪方法。该方法首先针对三维空间任意机动目标的跟踪问题,将参考文献[1]给出的一维机动目标“当前”统计模型推广到三维情况,得到三维情况下跟踪任意机动目标的状态方程和跟踪系统的非线性测量方程,然后对红外探测器测量的角度信息和激光测得的距离信息进行融合对准,得到正确的测量值。最后,提出扩展的自适应卡曼滤波算法并进行了仿真研究。仿真研究表明方案可行,可同时对三维空间目标的位置、速度、加速度进行估计。     

基于红外辐射信息的IRST系统机动目标跟踪算法

传统的IRST(红外搜索与跟踪)系统是一个仅有角测量的系统,对于目标距离是不可观测的。文中增加了红外探测器对目标红外辐射的响应信息这一测量项,使其成为一个距离可观测系统,并在此基础上,建立了目标的观测模型,推导出了机动目标跟踪的EKF跟踪算法。通过跟踪一个机动目标的仿真过程,对算法性能进行了检验,结果表明：本算法对机动目标能进行有效的跟踪,而且跟踪精度也是令人满意的。     

红外搜索跟踪系统对机动目标的跟踪算法研究

红外搜索跟踪系统(IRST)只能得到目标的角度,目标的精确三维运动方程难以建立,因此对机动目标进行跟踪尤为困难.提出了适合红外搜索跟踪系统的纯角度交互式多模型(IMM)定向跟踪算法,并和基于单一模型的卡尔曼滤波做了仿真对比,仿真结果表明了所提出的算法较卡尔曼滤波在性能上有很大提高,能够很好地跟踪机动目标.     

一种新的单站红外目标纯方位参数航迹滤波方法

红外单站只能测量目标的角度信息,难以获取目标的距离信息,无法在直角坐标系下有效对3维目标进行跟踪。该文提出一种新的纯方位参数航迹滤波方法,该算法避免传统方法中需采用多站交叉定位的思路,根据红外传感器测量速率较高的特点,直接利用单传感器测量的方位角序列,对目标航迹参数进行估计,较好地解决了单站的目标跟踪问题。仿真结果表明,该方法对直线运动或机动目标具有良好的跟踪性能。     

纯角度量测序列的参数航迹滤波新方法

红外探测器只能测量运动目标的方位角和俯仰角,难以获取目标的距离信息,所测量的空中目标信息为不完全信息,无法在直角坐标系下有效对三维运动目标进行滤波与跟踪。针对这一问题,提出红外单站跟踪运动目标的参数航迹滤波方法。该方法利用传感器测量到的目标方位角和俯仰角信息,根据假设的目标运动模型,先对目标飞行方向进行估计,然后利用估计出的方向向量和角度量测序列计算出目标的两个航迹参数;最后综合解算得到目标到传感器的方向向量参数航迹计算公式,从而得到方位和仰角估计值。仿真结果表明,该模型对方位和仰角的估计值较稳定,误差较小,效果较优。     

图像辅助的机动目标被动跟踪

针对红外成像制导短程空空导弹进行机动目标被动跟踪的问题,提出了一种利用导引头的图像信息进行机动目标跟踪的新方法,目的在于提高跟踪速度、减小跟踪误差.图像信息与反映目标运动状态的姿态信息紧密相关,通过图像信息辅助缩短对机动模型进行判决的时间,而且能够很快适应目标机动下的运动模型,加快了跟踪机动的速度,减小了跟踪误差.通过...     

基于激光雷达与红外数据融合的跟踪算法

针对精确制导中目标的自动识别、稳定跟踪与抗干扰需求,提出了一种基于激光雷达与红外数据融合的目标识别与抗干扰方法。首先采用一致性点漂移(CPD)算法对目标在不同图像中的轮廓特性进行匹配,完成了激光与红外图像的配准;然后利用红外图像中目标的能量和形状信息、激光图像中的距离信息完成激光与红外图像的决策级融合;最后利用改进的核相关跟踪算法完成目标的跟踪与抗干扰。通过激光雷达与红外仿真数据的实验,验证了文中方法在目标跟踪与抗干扰性能上的有效性。     

一种基于毫米波/红外复合制导的跟踪滤波算法

信息融合技术是毫米波/红外复合制导的关键技术之一,其中目标跟踪算法的优劣直接决定了系统的性能.针对毫米波与红外复合制导的目标跟踪,首先对毫米波传感器和红外传感器的量测数据进行了融合,并提出了一种改进的跟踪滤波算法.该跟踪算法能根据目标的机动情况实时获得滤波增益,并及时调整滤波方程,从而获得良好的跟踪效果.最后对目标的直线运动和改变航向的直线运动进行了仿真分析.仿真结果表明,与其它滤波算法相比,该算法的跟踪效果良好,跟踪精度较高且计算量少.     

基于异构传感器的飞行目标测量数据融合

在飞行目标的靶场试验中,需要对其进行有效的检测、跟踪和精确地完成位置估计.在分析激光跟踪测量系统和红外搜索与跟踪系统的发展现状、工作原理、发展趋势的基础上,提出一种新的基于激光跟踪测量系统和红外搜索与跟踪系统异构传感器的融合模型,对飞行目标在靶场试验的过程中进行数据融合,从而得到更为精确的飞行位置数据.     

运动红外单站跟踪空中目标的方向估计方法

红外探测器只能测量运动目标的方位角和俯仰角,难以获取目标的距离信息.运动红外探测器所测量的运动目标不完全信息,无法在直角坐标系下有效对三维运动目标进行滤波与跟踪.针对这一问题,提出了运动红外单站跟踪运动目标的参数航迹滤波方法:该方法利用传感器测量到的目标方位角和俯仰角信患,根据假设的目标运动模型,直接对目标航迹方向进行...     

仅有角度测量的双机协同机动目标跟踪定位路径规划

针对仅有角度测量的双机协同三维机动目标跟踪定位路径规划问题提出基于扩展卡尔曼滤波器（EKF）和定位精度几何分布（GDOP）的优化算法。在建立双机协同被动跟踪EKF 的基础上分别从交互信息与协方差控制入手建立指标函数。利用向量概念推导出了双机协同被动目标定位的GDOP计算公式,并建立了基于GDOP 的指标函数。利用目标状态的一步预测给出了基于不同指标函数的数值解法。仿真表明,基于EKF 的指标函数在在目标机动时性能较差,而基于GDOP 的指标则在目标机动时表现出良好性能。     

Bearings-only maneuvering target tracking based on fuzzy clustering in a cluttered environment

This paper proposes a novel bearings-only maneuvering target tracking algorithm based on maximum entropy fuzzy clustering in a cluttered environment. In the proposed algorithm, the interacting multiple model (IMM) approach is used to solve the maneuvering problem of target, and the false alarms generated by clutter are accommodated through a probabilistic data association filter (PDAF). To reduce the computational load, the association probability is substituted by fuzzy membership degree provided by a modified version of fuzzy clustering algorithm based on maximum entropy principle, and the “maximum validation distance” is also defined based on the discrimination factor, which enables the algorithm eliminate invalid measurements. Moreover, to avoid the unobservability problem of passive target tracking, a nonlinear measurement model of multiple passive sensors is formulated. Finally, simulation results show that the proposed algorithm has advantages over the conventional IMM-PDAF algorithm in terms of simplicity and efficiency.     

Probabilistic data association techniques for target tracking in clutter

In tracking targets with less-than-unity probability of detection in the presence of false alarms (FAs), data association-deciding which of the received multiple measurements to use to update each track-is crucial. Most algorithms that make a hard decision on the origin of the true measurement begin to fail as the FA rate increases or with low observable (low probability of target detection) maneuvering targets. Instead of using only one measurement among the received ones and discarding the others, an alternative approach is to use all of the validated measurements with different weights (probabilities), known as probabilistic data association (PDA). This paper presents an overview of the PDA technique and its application for different target tracking scenarios. First, it describes the use of the PDA technique for tracking low observable targets with passive sonar measurements. This target motion analysis is an application of the PDA technique, in conjunction with the maximum-likelihood approach, for target motion parameter estimation via a batch procedure. Then, the PDA technique for tracking highly maneuvering targets and for radar resource management is illustrated with recursive state estimation using the interacting multiple model estimator combined with PDA. Finally, a sliding window (which can also expand and contract) parameter estimator using the PDA approach for tracking the state of a maneuvering target using measurements from an electrooptical sensor is presented.     

Bearings-Only Target Motion Analysis Using a Dual-Waveband Infrared System

Infrared systems are widely used for target detection, designation and tracking. For example, an Infrared Search and Track (IRST) system, as a typical airborne or shipboard detecting device, is widely equipped for the remote target detection and tracking. In recent years, the problem of target motion analysis (TMA) and tracking has been studied increasingly extensively. In an airborne infrared system, the problem becomes more difficult due to absence of range information. In this paper, the infrared model and motion model of typical aerial targets are described. An airborne dual-waveband IRST system, which is quite familiar nowadays, is choosed for implementation of target motion analysis. Based on the above, a novel and more practical algorithm of target tracking via bearings-only measurements is formed and the major parameters are defined according to a typical airborne dual-waveband IRST system. Finally, data simulation is implemented, and the results demonstrate the new algorithm has a better performance than before for bearings-only target tracking.     

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。     

RGPO 干扰下基于改进的IMM-PDAF 的机动目标跟踪技术

研究了距离波门拖引(RGPO)干扰下杂波环境中机动单目标的跟踪问题,在建立RGPO 干扰条件下雷达量测模型的基础上,提出了一种RGPO 干扰下基于改进的交互多模型-概率数据关联算法(IMM-PDAF)的目标跟踪技术。该技术联合RGPO 鉴别与跟踪一体化。在干扰鉴别上,采用信号似然比预处理、角度研究了距离波门拖引(RGPO)干扰下杂波环境中机动单目标的跟踪问题,在建立RGPO 干扰条件下雷达量测模型的基础上,提出了一种RGPO 干扰下基于改进的交互多模型-概率数据关联算法(IMM-PDAF)的目标跟踪技术。该技术联合RGPO 鉴别与跟踪一体化。在干扰鉴别上,采用信号似然比预处理、角度 检验以及m / n 逻辑检验方法。在跟踪算法方面,采用提出的基于量测功率特征的IMM-PDAF 算法,同时目标状态更新依据是否存在干扰采用不同的方法。若存在RGPO 干扰,则根据RGPO 假目标与真目标量测对的特点,采用提出的距离最近选择、角度数据压缩方法合成新量测对目标状态进行更新,若无RGPO 干扰,则综合功率和位置特征对所有量测进行加权更新目标状态。仿真结果表明,该技术不仅能有效剔除RGPO 干扰对跟踪算法带来的不良影响,而且具有良好的机动目标跟踪性能。 检验以及m / n 逻辑检验方法。在跟踪算法方面,采用提出的基于量测功率特征的IMM-PDAF 算法,同时目标状态更新依据是否存在干扰采用不同的方法。若存在RGPO 干扰,则根据RGPO 假目标与真目标量测对的特点,采用提出的距离最近选择、角度数据压缩方法合成新量测对目标状态进行更新,若无RGPO 干扰,则综合功率和位置特征对所有量测进行加权更新目标状态。仿真结果表明,该技术不仅能有效剔除RGPO 干扰对跟踪算法带来的不良影响,而且具有良好的机动目标跟踪性能。     

基于高斯-艾肯特滤波的机动目标跟踪算法

针对交互式多模型(IMM)算法切换滤波模型缓慢、跟踪精度低甚至发散的问题,提出了在机动目标跟踪中使用的高斯-艾肯特滤波算法。首先,该算法确定观测模型和滤波模型集,分别构造量测方程组和滤波方程组,形成总体观测矩阵;然后,针对跟踪目标的非合作机动,提出使用卡方检验来检验滤波效果,并通过滤波控制算法实时调整滤波内存长度,使用高斯-艾肯特滤波对机动目标跟踪具有很强的灵活性,实现自适应跟踪;最后,在目标跟踪仿真中与三种改进模型集的卡尔曼滤波IMM算法进行对比验证,对两类算法进行了复杂度分析。仿真结果证明了高斯-艾肯特滤波算法的有效性,在无先验信息条件下拥有更高的跟踪精度。     

杂波环境下被动多传感器机动目标跟踪新算法

针对杂波环境被动传感器机动目标跟踪问题,该文研究了一种基于粒子滤波的被动多传感器机动目标跟踪新算法。 在该算法中,首先推导了杂波环境下粒子滤波的似然函数表达式。其次将粒子滤波与交互多模型(IMM)相结合,用IMM方法实现模型的切换,以适应目标的机动变化。用粒子滤波实现对观测方程的非线性处理。最后,建立了被动多传感器的非线性观测模型,避免了目标的不可观测性,并且算法还能够处理非高斯噪声情况。仿真实验结果表明,提出的算法能够有效地对被动机动目标跟踪,且性能优于交互多模型概率数据关联滤波器(IMM-PDAF)。