基于“当前”模型的IMM-UKF机动目标跟踪融合算法研究

文章设计了一种基于“当前”统计模型的交互式多模型无迹卡尔曼滤波(IMM-UKF)融合算法.首先在交互式多模型算法框架内,计算“当前”统计模型的概率,自适应地调整“当前”统计模型中目标加速度,提高了“当前”统计模型的自适应性.其次,该算法结合了交互式多模型和无迹卡尔曼滤波算法,该算法具有交互式多模型具有对不同目标机动模式自适应跟踪的能力和无迹卡尔曼滤波滤波度高的优点.最后,采用分布式融合算法提高了系统抗干扰能力及对目标跟踪的有效性和跟踪精度.通过对三维机动目标进行仿真,结果表明文中所设计的IMM-UKF融合算法对于跟踪以多种机动策略实时机动的目标具有较好的跟踪性能,可以减小系统机动跟踪的误差均值和标准差.较之传统的交互式多模型算法,跟踪性能更加优越.     

一种基于"CS"模型的机动目标跟踪算法研究

为真实反映目标机动范围与强度的变化,引入了机动目标的当前统计(简称"CS")模型,提出了一种基于该模型的自适应卡尔曼滤波算法.仿真结果表明,能有效改善在机动目标跟踪中传统的卡尔曼滤波可能出现的发散情况,提高了跟踪的准确性和稳定性.     

一种适用于机动目标跟踪的改进卡尔曼滤波算法

针对卡尔曼滤波跟踪强机动目标时性能下降的问题,提出了一种适用于机动目标跟踪的改进卡尔曼滤波算法.该算法在卡尔曼滤波算法的基础上,根据当前量测目标航向与前一目标航向之间的航向角度差,判断机动强弱并计算出加权函数值,然后用加权函数值根据量测数据依次修正机动目标加速度预测值和目标预测状态,最终改进目标的状态估计.仿真结果表明,目标强机动时该算法具有较高的跟踪精度.     

基于EDKF的机动目标跟踪算法研究

运用"当前"统计模型(CS)的扩充卡尔曼滤波(EDKF)与匀速运动(CV)模型进行交互,设计出了一种适合于色噪声环境中机动目标跟踪的交互式多模型(MM-EDKFCS/CV)算法.CS模型适用于一般的机动目标跟踪,EDKF对色噪声中目标的跟踪具有较高的跟踪精度,因此IMM-EDKFCS/CV算法保证了色噪声中机动目标和非机动目标的跟踪性能.仿真结果证明了此算法的可行性和有效性.     

基于Unscented卡尔曼滤波的目标跟踪仿真分析

卡尔曼滤波技术是目标跟踪的理论基础之一.在工程应用中,多采用非线性滤波的方法对目标进行跟踪.介绍了Unscented变换,通过使用Unscented卡尔曼滤波(UKF)对目标跟踪进行仿真实验,Un-scented卡尔曼滤波有效地克服了传统的扩展卡尔曼滤波算法(EKF)的缺陷.给出了最佳估计的二阶近似,提高了对目标跟踪的精度和稳定性.仿真结果表明,该算法对目标在位置、速度跟踪方面均有良好的效果;针对目标机动,采用多模型滤波算法能够实现目标机动的精确跟踪.     

一种带径向速度量测的Jerk-EKF机动目标跟踪算法

为了提高机动目标跟踪精度,在基于Jerk模型的扩展卡尔曼滤波算法(Jerk-EKF)基础上,提出了一种带径向速度量测的扩展卡尔曼滤波算法(Jerk-EKFrv).该算法通过引入径向速度量测扩充了量测矩阵的维数,然后利用展开泰勒级数的一次项,解决量测方程中状态向量和量测向量的非线性问题,最后采用卡尔曼滤波算法对目标状态进行估计.对Jerk-EKF和Jerk-EKFrv算法的仿真结果表明,Jerk-EKFrv算法能够有效提高机动目标的跟踪精度.     

基于无味粒子滤波的动态场景下高机动目标跟踪

针对传统粒子滤波的目标跟踪算法存在粒子退化问题,提出了基于无味粒子滤波(UPF)的目标跟踪算法。为了将当前观测信息融入,采用无味卡尔曼滤波(UKF)生成粒子滤波的提议分布,以改善滤波效果。针对目标在机动过程中引起的视觉形变以及背景的变化,又采用了颜色直方图作为目标的颜色分布模型,并与UPF相融合。仿真结果表明,该算法对动态场景下的高机动目标有较好的跟踪效果。     

基于伪线性卡尔曼滤波的两站红外无源定位及跟踪技术

建立了目标的两站红外搜索与跟踪系统的伪线性观测模型，基于该模型提出了运动目标的伪线性卡尔曼滤波算法．该算法利用伪线性方程组获得滤波器的初值，从而提高了滤波器的跟踪精度和速度．分别采用伪线性卡尔曼滤波器与推广卡尔曼滤波器对目标进行定位及跟踪的仿真结果表明：在跟踪初始阶段，伪线性卡尔曼滤波的跟踪精度明显优于推广卡尔曼滤波．在近距离范围，不论目标是匀速还是机动运动，两者的跟踪精度都非常高．在远距离范围，当目标机动时，伪线性卡尔曼滤波的跟踪精度明显优于推广卡尔曼滤波；当目标匀速运动时，推广卡尔曼滤波的跟踪精度略优于伪线性卡尔曼滤波．从整个仿真过程可以看出，目标的运动形式对推广卡尔曼滤波性能的影响是非常明显的，而对伪线性卡尔曼滤波性能的影响则很小．     

单站无源定位MGEKF和MVEKF算法的分析比较

探讨了两种基于辐射源的信号的到达方向（DOA）及其变化率信息。提出了利用固定单站对机动目标进行无源定位与跟踪的新方法。在建立目标机动模型与测量方程的基础上,运用修正增益扩展卡尔曼滤波（MGEKF）和修正协方差的扩展卡尔曼滤波（MVEKF）算法,实现对机动目标进行定位与跟踪。通过计算机仿真,验证了该方法的正确性与有效性。     

在混合坐标系下的机动目标跟踪滤波器

本文介绍了在球面－直角坐标系下跟踪机动目标的卡尔曼滤波算法．为克服观测噪声非白，本文引入了扩充向量，并应用旋转增益算法，对卡尔曼滤波的协方差阵及增益阵实现了解耦．通过仿真计算，对本文提出的算法与国外两种类似的算法在相同的机动和量测噪声特性情况下进行了比较，其结果显示了本算法的优越性．     

基于新息协方差的机动目标轨迹估计算法研究

针对态势显示系统中机动目标运动状态不确定、卫星定位误差、接收机随机噪声造成的目标轨迹估计精度低的问题。在"当前"统计模型的基础上,提出了一种基于新息协方差的Kalman滤波算法,该算法根据新息协方差的极大似然最优估计实现加速度方差的实时估计和自适应调整。仿真结果表明,该算法的估计性能优于常规算法,跟踪精度较高。     

Application of Adaptive Reduced Sigma Points Unscented Kalman Filter to the Tracking of Maneuvering Target

Based on the principle of statistical linear regression, a set of n 2 sigma points instead of 2n 1 sigma points used in the unscented Kalman filter (UKF), is constructed to approximate the system state. And filter accuracy is second order. Real-time of modified UKF is improved. In order to describe accurately the maneuvering target, the "current" statistical model is used. And the equation of acceleration error covariance is modified at every sample time of the filter. The modified adaptive UKF is presented for estimating the position, velocity and acceleration of maneuvering target. Monte Carlo simulations show the modified adaptive UKF acquires good performance for tracking position of maneuvering target. The modified adaptive UKF has better computational efficiency than UKF.     

Advanced optimal guidance law with maneuvering targets

Based on optimal theory, the advanced optimal guidance law （AOGL） is derived for the interception endgame of maneuvering targets in step mode. The guidance system dynamics, target maneuvering dynamics and acceleration, gravity acceleration are considered and their effects are dy- namically cancelled out in guidance law. A four states Kalman filter is designed to estimate the re- quired states for AOGL. Simulation results show the AOGL is less sensitive to errors caused by target maneuvering and guidance system lag, and it needs less missile acceleration in most time of guidance especially at the end of intercept than other guidance laws. Especially its acceleration is zero at the end of intercept when attacking maneuvering target.     

基于交互式当前统计模型的变采样率跟踪算法

针对相控阵雷达跟踪机动目标时当前统计模型采用固定机动频率和机动加速度上限而难以适应多种目标机动环境,提出了基于交互式当前统计模型的变采样率跟踪算法．该算法将多个当前统计模型作为交互多模型框架下的模型组成,然后根据各模型相关过程噪声值合成计算雷达的采样间隔,实现变采样率跟踪,提高了适应目标机动的能力和跟踪精度．仿真结果表明,本文算法的跟踪性能明显优于基于Singerk模型的变采样率跟踪算法．     

基于"当前"统计模型的一种改进机动目标跟踪算法

介绍了目前存在的机动目标运动模型.针对"当前"统计模型中加速度极限值的预先设定对于跟踪算法造成的不利影响,通过目标机动状况与相邻采样时刻间位置估计量变化之间的函数关系实现噪声方差自适应,进而提出了一种基于"当前"统计模型的改进机动目标跟踪算法.该算法避免了加速度极限值的预先设定问题,从而提高了对机动目标状态估计的精度.最后,仿真结果表明该算法具有一定的有效性.     

一种基于“当前”模型的改进卡尔曼滤波算法

针对“当前”模型中加速度上下限对卡尔曼算法造成的影响,提出了一种改进算法。该改进算法利用速度预测估计和速度滤波估计间的偏差进行加速度方差自适应调整,避免了加速度极限值对状态估计精度的影响。最后对具有不同加速度极限值参数的卡尔曼滤波算法进行了仿真,验证了加速度上下限对卡尔曼滤波算法精度有一定影响,并进一步对比了所提出的改进算法和基于“当前”模型的标准卡尔曼滤波算法的效果,结果表明改进算法的预测误差小,跟踪精度高。     

一种新的模糊控制多模型算法在目标跟踪中的应用

为解决传统的蛇形建模方法不能反映出反舰导弹典型运动特性的问题,引入动力学建模方法研究弹道问题,把导弹视为可控质点,建立了反舰导弹末端蛇形机动弹道模型.采用被动传感器进行跟踪,提出一种新的基于模糊控制的交互式多模型自适应无迹卡尔曼滤波算法,根据Sage-Husa噪声统计估值器的原理提出了状态误差协方差自适应算法,克服了传统噪声自适应算法在目标发生强机动时收敛速度慢的缺点,同时利用模糊控制方法实现了实时调整交互式多模型算法中的转换概率矩阵.仿真实表明:所建立的弹道模型对探测、识别和跟踪反舰导弹技术的研究有一定的参考价值;改进的跟踪算法能够快速调整模型概率,使得其估计误差的收敛速度比交互式多模型算法更快,鲁棒性更强,并且能够有效降低纯方位目标跟踪的误差,实现对反舰导弹末端蛇形弹道模型的稳定跟踪.     

当前统计概率数据关联算法

目标跟踪领域的一个研究重点是如何解决在密集杂波环境下机动目标的跟踪问题。机动目标跟踪的关键是解决目标模型的不确定性,而密集杂波环境则使这个问题变得更加复杂。针对这一问题,提出一种当前模型概率数据互联算法。该算法将当前模型算法与概率数据互联相结合,在使用概率数据互联算法的同时,利用当前模型算法对目标出现的机动进行自适应滤波。最后,给出了算法的仿真分析,仿真结果说明该方法能够有效地跟踪杂波环境中的机动目标。