基于IMMCKF的机动目标跟踪算法

针对非线性机动目标跟踪中滤波器易发散、跟踪精度低等问题,将容积卡尔曼滤波器(CKF)引入到交互式多模型算法(IMM)中,设计了交互式多模型容积卡尔曼滤波算法(IMMCKF)。该算法采用Markov过程描述多个目标模型间的切换,利用CKF滤波器对每个模型进行滤波,将各滤波器状态输出的概率加权融合作为IMMCKF的输出。仿真结果表明,与IMMUKF算法相比,IMMCKF算法跟踪精度更高,模型切换速度更快,计算量更小,该算法具有重要的工程应用价值。     

基于IMM-SCKF-STF的机动目标跟踪算法

在处理非线性机动目标跟踪问题时,传统的非线性滤波估计算法跟踪误差大且容易引起滤波发散.针对上述问题,研究将强跟踪平方根容积卡尔曼滤波(SCKF-STF)和交互多模型(IMM)算法相结合,提出一种新型的交互多模型强跟踪平方根容积卡尔曼滤波(IMM-SCKF-STF)跟踪算法.该算法在SCKF基础上引入强跟踪渐消因子,使其不仅拥有应对机动目标状态突变的强跟踪能力,同时还具备交互多模型算法的优良机动目标跟踪性能.因此,新算法在机动目标跟踪方面将获得更高的非线性滤波估计精度,且算法的稳定性和应对状态突变的跟踪鲁棒性能获得显著提高.最后,通过两个仿真例子验证了此算法的有效性与优越性.     

IMM迭代扩展卡尔曼粒子滤波跟踪算法

该文提出了一种交互式多模型(IMM)迭代扩展卡尔曼粒子滤波机动目标跟踪算法。该算法在多模型中使用了改进的粒子滤波器,通过对迭代扩展卡尔曼滤波(IEKF)的测量更新按照高斯牛顿方法进行修正,减小了非线性滤波带来的线性化误差,然后利用修正的IEKF来产生粒子滤波的重要性密度函数,使其融入最新观测信息。最后将所提算法与交互式多模型粒子滤波(IMMPF)进行了比较,仿真结果表明该算法具有更好的跟踪性能。     

一种新的机动目标跟踪的多模型算法

采用带渐消因子的当前统计模型与匀速运动模型进行交互,设计了一种新的机动目标跟踪的交互式多模型算法。当前统计模型具有对一般机动目标跟踪精度高的特点,通过渐消因子的引入增强了该模型对突发机动的自适应跟踪能力,同时通过与CV模型的交互保证了对非机动目标的跟踪性能。仿真结果表明,在跟踪一般机动目标时,其误差和当前统计模型与CV模型交互的IMM算法相当;在跟踪突发机动目标时,该文算法的误差明显小于当前统计模型与CV交互的IMM算法。     

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.     

基于交互式多模型的机动目标跟踪算法

在军事和民用航空领域，可靠而精确地跟踪目标始终是目标跟踪系统设计的关键。但当目标处于强机动多模型的运动情况下时，在对目标进行状态估计时，单独采用一个模型会受到模型自身局限性的影响使得滤波精度不高，于是有必要采用多个模型描述机动目标的运动状态。基于此，采用交互式多模型滤波算法对目标进行跟踪。仿真结果表明，该算法对机动目标有很好的跟踪效果和较高的跟踪精度。     

机动目标无源跟踪IMM-MKF算法

为提高运动多站对机动目标的无源跟踪性能,提出了一种新的基于交互式多模型-边缘化卡尔曼滤波(IMM-MKF)的机动目标跟踪算法。该算法将交互式多模型(IMM)结构和边缘化卡尔曼滤波(MKF)结合,利用MKF算法对每个模型进行滤波,对滤波结果进行交互作用来得到跟踪结果。以只测角机动目标跟踪为例对所提算法进行仿真分析,仿真结果表明,相对于采用扩展卡尔曼滤波(EKF)、不敏卡尔曼滤波(UKF)及容积卡尔曼滤波(CKF)算法的典型交互式多模型算法,所提算法具有更好的跟踪性能。     

基于角速度修正的变结构多模型目标跟踪算法

为提高强机动目标的跟踪精度,提出一种基于角速度估计值自适应修正的变结构多模型算法。将角速度估计应用于基于有向图切换的变结构多模型目标跟踪算法。通过引入改进的角速度估计方法,提高了角速度的估计精度。在有向图切换的基础上,实时估计角速度,并根据角速度估计值修正有向图,增强了变结构多模型目标跟踪算法的机动适应性。仿真结果表明,该方法在对强机动目标的跟踪性能上有明显提高。     

角闪烁背景下基于IMM算法的末制导雷达目标跟踪

为了抑制末制导雷达目标跟踪过程中的角闪烁噪声,对闪烁噪声的统计特性进行了分析,建立了符合其分布的统计模型及系统的状态空间模型,用交互多模型算法解决了角闪烁背景下的目标跟踪问题;并根据该问题的特点,对IMM算法进行了简化.仿真结果表明,用交互多模型方法抑制角闪烁噪声是非常有效的,基于转换卡尔曼滤波的IMM算法比基于扩展卡尔曼滤波的IMM算法具有更高的跟踪精度;简化的IMM算法虽然在跟踪精度上不如基本的IMM.但仍然达到了很好的滤波效果,而且大大降低了计算的复杂程度,是一种更符合工程实际的抑制角闪烁噪声的方法.     

基于IMM-UKF的机动目标跟踪方法

针对目标运动模式的不确定性和运动模型的非线性问题,提出基于无味卡尔曼滤波器的交互式多模型方法。该算法采用匀速运动模型、匀加速运动模型、已知转弯角速度的匀速率转弯模型和“当前”统计模型作为模型集,用无味卡尔曼滤波实现非线性状态估计。仿真结果表明,该算法比传统的交互式多模型算法具有更高的跟踪性能。     

机载防撞系统垂直防撞的物理模型

如何准确预测和估算本机与入侵飞机相遇时在最接近点的垂直间隔距离,是机载防撞系统(TCAS)在垂直方向上选择防撞措施的关键问题.采用空间相遇几何学的方法,建立了本机与入侵飞机相遇时垂直防撞的两种物理模型,基于该模型推导出了预测两机之间垂直间隔距离的计算公式,并且进行了计算机仿真.仿真结果表明,该模型能够准确预测本机与入侵飞机相遇时在最接近点的垂直间隔距离.最后,给出了本机在垂直方向上选择防撞措施的决策咨询条件和逻辑处理流程.     

Vision-Based Target Tracking and Collision Avoidance for Two Autonomous Robotic Fish

A new type of vision-based autonomous robotic fish capable of 3-D locomotion is developed in this paper. Based on our robotic fish prototype, the forces and moments acting on its fins and body are analyzed, and the governing motion equations are derived. We further investigate a decentralized control method in target-tracking and collision-avoidance task for two autonomous robotic fish. Most of previous work on the task strategies of autonomous robots is focused on terrestrial robots and seldom deals with underwater applications due to the uncertainties and complexity in a hydro environment. To address this challenge in such an underwater task, a situated-behavior-based decentralized control is employed on each robotic fish according to its visual data. On dealing with motion planning of the fish during target tracking and collision avoidance, a control law by a combination of an attractive force toward a target and a repulsive force for collision avoidance is utilized. Experimental results of the task performed by two autonomous robotic fish validate the effectiveness of the proposed method.     

Energy Efficient Target Tracking with Collision Avoidance in WSNs

Wireless sensor network (WSN) is one of the most evolving technologies. WSN involves collecting, processing, transferring and storing information about objects with the help of sensor nodes. Tracking and detection of targets is one of the most attractive applications of WSN in surveillance systems. To resolve the problem of target tracking, it is essential to deploy a system model. It has been observed that clustering algorithms play an important role in cluster head selection, but they consume significant amount of energy. In this paper an energy efficient system model is deployed with a novel target tracking algorithm to track the target around the vicinity of the WSN. As there is more possibility of collision proximate to the base station, a new collision avoidance method is introduced. The lifetime of the network on the basis of congestion around the sink node, packet density and path loss are also measured efficiently.

     

引入自动驾驶仪时空中交通防撞系统的仿真

空中交通防撞的主要功能是对本机和入侵目标机位置的预测以及在预测后对冲突的处理。在防撞过程中,入侵飞机的轨迹突然发生比较大的机动,则原有的防撞策略失效。2009年欧洲航空安全局认证通过了自动驾驶仪在避撞时与防撞系统耦合的方法,使问题得到了一定的解决。对避撞系统加入自动驾驶仪的方法进行了研究建模,并且对解决的情况进行了仿真,为民航空中交通避撞提出了一种新的思路。     

DS数据融合算法在近地防撞目标识别中的应用

针对近地防撞系统被测目标的不确定性问题,根据DS证据理论,在分析数据融合过程的基础上,建立数据融合模型,结合模糊控制方法,得出红外和雷达两种探测器对各被测目标的信度函数分配以及融合后的信度函数分配,从而确定被测目标。单探测器与融合结果比较说明多传感器融合算法具有较高的准确性。该面向目标的数据融合算法,为实现飞机地面防撞系统的目标探测提供了理论基础。     

A Novel Approach towards the Designing of an Antenna for Aircraft Collision Avoidance System

TCAS/ACAS (Traffic/Aircraft Collision Avoidance System) is an airborne system designed to increase cockpit awareness of nearby aircraft and to service as a last defense against mid-air collisions between the aircrafts. In the existing system, four monopole stub elements are used as TCAS directional antenna and one blade type element is used as TCAS Omni-directional antenna. The transmission and reception frequencies of the TCAS antenna are 1.03G Hz and 1.09G Hz respectively. The existing TCAS antenna has some drawbacks such as low gain, large beamwidth, frequency and beam tuning/scanning issues etc. Antenna issues like unwanted signals reception may create difficulties in identifying the possible threats. In this paper, the focus is on the design and development of a novel Microstrip Antenna Array which can be used for TCAS/ACAS application. Two proposed antenna models are presented here – a Unit Element Dual Feed Microstrip Dual Patch Slotted Antenna and a Compact Microstrip Antenna Array. These are designed in CST tool to meet the current needs of aircraft Collision Avoidance System and to overcome the possible limitations associated with the existing techniques. The performance and other antenna characteristics have been explored from the simulation results followed by the antenna fabrication and measurement. A good Reflection Coefficient and VSWR with proper 50 Ω Impedance Matching, narrow Beamwidth, perfect Directional Radiation Pattern, high Gain and Directivity at the operating frequencies make this proposed antenna a good candidate for TCAS application. The proposed antenna would be expected to meet the requirements of the advanced avionics standards in terms of design simplicity, lightweight and high performance.     

多设备数据融合的空中防撞预警研究

空中防撞预警是保证飞行安全的一项重要课题，而随着各大机场吞吐量的不断攀升， 航路日益拥堵，对空中防撞性能的要求也随之增加。为了提高目前空中防撞探测距离和探测精度， 利用 ADS-B 和本机 GPS 接收机获取入侵飞行器的相对位置信息，以 GPS 报文中的 EPU 值为质量参数，对 ADS-B 数据和 TCAS 数据融合，获得最优线性融合，最后滤波输出高精度位置信息。 仿真实验结果表明，通过 EPU 数据的引入该融合算法运算速度快，精度高，提高了相对位置探测精度和预警范围，为空中防撞策略提供了更为准确的判断依据，可以显著提高空中防撞预警能力。     

一种车载毫米波列车防撞雷达系统研究

列车防撞雷达是保障铁路行车安全的一种重要设备,该文针对列车防撞应用需求中的低成本实现目标方位角度高精度测量难题,采用了基于开关切换的数字阵列天线和频率步进高分辨波形设计方法,分析了收发天线的天线方向图和频率步进合成宽带信号幅相误差补偿问题,并构建了一种低成本车载毫米波防撞雷达系统,进行了原理样机外场实验。实验结果表明该样机系统达到了较高的距离分辨率和角度测量精度,可有效分辨铁轨内外目标。      

直升机防撞系统的电力线检测方法

使用防撞系统探测电力线,对低能见度条件下直升机的低空飞行安全至关重要。通过理论分析,介绍了电力线的布拉格散射特征。在静态条件下,利用毫米波收发系统对电力线的散射特性进行了试验验证。在运动条件下进行运动补偿,将电力线的布拉格散射回波和输电铁塔的强回波峰进行图像累积,并利用霍夫变换进行电力线提取。试验结果可清晰地检测到电力线,证明了处理模型和方法的正确性。     

编队飞行防撞系统防撞模型研究

针对飞机编队飞行防撞系统的功能要求,采用时间碰撞威胁度和空间碰撞威胁度的方法建立了编队飞行碰撞威胁的探测模型,给出了基于机载防撞系统的编队飞行模拟测试系统的仿真方法和测试方案,并且进行了计算机仿真和测试.仿真结果表明,该编队飞机防撞模型能够为飞行员提供侵犯告警咨询信息和正确编队的位置指示.