基于异步多传感器采样量测的最优状态融合估计

针对一类异步多传感器采样系统,在对量测方程形式统一描述的基础上,给出以采样量测顺序为基准的序贯滤波算法的基本思想;为了避免现有右同步提升技术所可能引发的系统非因果这一重要问题,选择将融合周期内所有异步采样量测进行左同步提升,并发展了一种集中式最优状态融合估计算法,同时从理论上严格证明了基于左、右同步提升技术的融合估计算法在精度上的等价性;将三种融合估计算法对两个多速率采样系统进行仿真比较,在验证三种算法估计精度相同的同时,还对三种算法计算代价进行了分析和比较.相关结论对异步多传感器各最优状态估计融合算法的实际应用具有一定指导意义.     

基于DP-TBD 的不同分辨率传感器集中式异步融合算法

主要运用检测前跟踪动态规划(DP-TBD)算法解决不同分辨率的多传感器多目标融合问题,提出了一种基于DP-TBD的不同分辨率的传感器集中式异步融合算法。该算法分为两步:第一步将不同分辨率的传感器取得的回波数据统一对齐到相同单元格尺寸的量测空间;第二步将具有不同采样间隔的传感器得到的量测数据按照时间顺序传送至融合中心进行集中式融合。接着,用动态规划检测前跟踪算法来处理所得到的数据,并且进行航迹恢复。同时,为了提高异步融合的有效性,文中还提出了一种基于变转移状态数的算法。仿真结果说明基于DP-TBD的集中式异步融合算法的有效性,并且和单个传感器的性能比较,该算法大大改善了目标跟踪的性能。     

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。      

基于红外和雷达数据融合的机动目标跟踪方法

文章基于并行多传感器联合概率数据关联算法,提出了一种杂波环境下的多传感器多机动目标跟踪算法,首先使用融合算法将红外和雷达的量测进行异步和同步融合,然后应用融合后的量测,采用IMM算法实现对机动目标的跟踪.在仿真实验中分别跟踪单个和多个目标,结果表明该算法可以解决两种传感器的量测不同步问题,同时可以消除漏检现象对目标跟踪的影响,并能保证一定的跟踪精度.     

基于DP-TBD的分布式异步粒子滤波融合算法

主要利用检测前跟踪动态规划(DP-TBD)算法解决目标跟踪问题。动态规划(DP)是一种先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。但是该算法提供的是一种未经滤波的点迹序列。此外,基于单雷达的DP-TBD算法在信噪比(SNR)较低时跟踪效果不佳,航迹丢失情况较严重,因此利用基于DP-TBD的多雷达协同探测势在必行。然而,由于DP-TBD算法没有状态误差协方差矩阵,导致无法将不同雷达的点迹序列进行基于各种融合准则的融合。另外,由于多个雷达不同的采样周期和通信时延,导致了各个雷达的数据是异步的。为了解决以上问题,文中提出了一种基于DP-TBD的分布式异步粒子滤波融合算法(DP-PFF)。该算法分为两步,第一步提出了一种适用于DP算法的粒子滤波方法;第二步是将不同雷达获得的异步状态估计转化为同步的并进行基于DCI准则的分布式融合。仿真结果说明,和单雷达相比,该算法显著提升了目标跟踪的性能。同时,该算法也减少了航迹丢失率并且可以显著提升系统的鲁棒性。     

一种基于异步数据融合的传感器管理方法

针对多传感器系统存在观测数据过多,数据融合中心处理负担过重的问题,在引入一种基于传感器观测数据序贯处理的最优异步融合算法的基础上,提出一种基于目标协方差控制的传感器选择算法对异步观测数据进行优化组合,从而实现以最小的计算量达到所要求的目标状态估计精度。最后的仿真结果证明了该算法的有效性和可行性。     

基于分布式两坐标雷达网络的目标三维跟踪算法

针对目前的航空管理和作战指挥系统的需求,该文提出一种基于分布式两坐标(2D)雷达网络的目标3维跟踪算法。首先,该文从集中式框架下融合中心的广义量测方程出发,推导了融合中心的更新方程。而后,将更新方程中的量测用各部雷达的局部跟踪信息来代替,并由此得出目标3维状态的估计。从推导过程可知,该文所提算法是量测扩维的集中式融合算法通过矩阵变换直接得到的,只是变换过程中对单雷达跟踪模型进行了近似,因此是次优的。最后,蒙特卡罗仿真实验表明,该算法收敛速度很快,且跟踪精度很高,可以满足实际需求。     

基于扩展H_∞滤波自适应误差配准算法

提出了基于扩展的H∞滤波和地心坐标系的自适应多传感器误差配准方法,该方法采用地心坐标系来消除地球曲率对配准算法的影响,采用扩展的H∞滤波来消除状态模型和量测模型噪声方差的不准确对配准算法的影响,该方法能够解决多传感器异步数据的误差配准问题,并且状态方程和量测方程的噪声可以是非高斯的,并采用修正的基于BLUE的量测转换方法对修正后的传感器的量测进行滤波.仿真试验表明,该算法能有效地估计时变的传感器误差,即使在运动方程和量测方程的噪声方差不准确的情况下,也能得到满意的配准结果.     

多光电跟踪设备异步序贯分布式目标跟踪算法

针对多光电跟踪设备组网后出现的异步测量问题，提出了一种异步分布式序贯目标跟踪算法。该算法由局部滤波器和融合滤波器构成，先利用状态转换方法，将多光电跟踪设备节点及其邻节点的异步测量对齐到融合时刻，得到拟测量方程。随后，利用射影原理对拟测量方程和目标运动状态方程构成的目标跟踪系统，提出异步序贯局部滤波器来计算较为精确的局部滤波值。再以协方差交叉算法为基础，提出基于扩散策略的融合滤波器，对局部估计值进行融合计算，来提高目标跟踪精度，并降低组网后各光电跟踪设备节点融合估计值的差异程度。最后对所提出的算法进行了仿真实验，以验证其有效性。     

基于REKF的异类传感器异步数据融合算法研究

提出了一种基于异类传感器(R和IR)的数据融合目标跟踪算法,两种传感器具有不同的测量维数,量测数据异步采样并以不同的速率传输到融合中心站点.通过时间匹配技术,完成两种异步数据的融合,然后实现滤波器的状态更新.同时文中讨论了一种REKF(旋转推广卡尔曼滤波:Rotation Extended Kalman Filter)算法,可以有效地解决量测非线性和降低计算量的问题.     

多传感器异步数据融合算法

由于传感器的采样速率和通信延迟,传感器的不同步问题大大降低了多传感器系统数据融合的精度。研究多传感器异步融合比同步数据融合更为迫切。该文利用误差协方差阵的迹最小准则建立了多传感器异步融合模型,给出了具有普遍意义的多传感器异步融合模型,弥补了目前多传感器异步数据融合仅限于两两传感器的局限性,并从理论上对多传感器异步融合的性能进行了分析。仿真结果表明该异步融合模型是有效的,能够对多传感器的异步数据进行优化处理,并且优于单一传感器的性能。     

The research of gradation fusion algorithm based on multisensor asynchronous sampling system

This letter explores the distributed multisensor dynamic system, which has uniform sampling velocity and asynchronous sampling data for different sensors, and puts forward a new gradation fusion algorithm of multisensor dynamic system. As the total forecasted increment value between the two adjacent moments is the forecasted estimate value of the corresponding state increment in the fusion center, the new algorithm models the state and the forecasted estimate value of every moment. Kalman filter and all measurements arriving sequentially in the fusion period are employed to update the evaluation of target state step by step, on the condition that the system has obtained the target state evaluation that is based on the overall information in the previous fusion period. Accordingly, in the present period, the fusion evaluation of the target state at each sampling point on the basis of the overall information can be obtained. This letter elaborates the form of this new algorithm. Computer simulation demonstrates that this new algorithm owns greater precision in estimating target state than the present asynchronous fusion algorithm calibrated in time does.     

带有信息反馈的最优异步递推航迹融合算法

现有的异步航迹融合算法大都采用无全局信息反馈的设计框架,并且忽略各异步传感器局部预测航迹误差间的相关性,加之考虑上述相关性的最优整体航迹融合算法的实时性难以被保证,从而导致局部传感器估计精度低、稳定性差、全局估计的最优性丧失和差的应用性等不足。为此,本文在引入全局信息反馈的基础上,同时考虑各局部预测航迹误差相关性,在融合估计误差协方差矩阵迹最小意义下,建立一种带有全局反馈机制的最优异步递推航迹融合算法。文中不仅对各种算法的次优或最优原理及性能进行了详细的分析与讨论,理论证明和仿真结果也表明了该文算法的有效性和优越性。     

编队卫星轨道参数的量测融合估计

多传感器量测融合技术应用于参数估计,可显著提高估计精度,增强系统的可靠性,保障估计的连续性。该文提出了一种基于扩维滤波的编队卫星轨道参数的量测融合估计算法,该算法直接从卫星的绝对轨道运动方程出发建立滤波器的状态方程,解决了实际中Hill方程的前提假设不能成立且无法对卫星轨道的各种摄动进行建模的问题。仿真实验验证了算法的可行性和有效性。     

主被动雷达数据融合及跟踪

主、被动雷达同时工作阶段,导引头需要处理的数据包括两个不同数据率且非对准的角度数据,应用主被动数据融合处理的思想和方法进行精确的跟踪将是这一段时间导引头的主要任务。文中提出了一种利用目标先验信息改变权值的“基于最近邻简单方差融合算法”,当主动雷达受干扰时,利用目标运动的先验信息判断干扰出现,然后改变融合权值,使受干扰雷达观测数据所占比重减小,进行干扰抑制和跟踪。经过理论分析和仿真试验,证明了该方法能有效地抑制干扰并进行目标跟踪,且具有算法简单、计算量小的特点。     

基于有理数倍采样的异步数据融合算法研究

本文研究了一类具有不同采样率的分布式多传感器动态系统的数据融合问题,针对一类采样率呈有理数倍关系的动态系统,提出一种基于多源异步采样数据的新融合算法.新算法首先是将来自各个传感器的测量值在融合中心的坐标系中和时钟下进行映射统一;其次,以对目标状态下一时刻的预测值与目标在该时刻状态的估计值之差为基础,建立起描述该融合周期内各个观测点处的目标状态向量之间的动态模型;然后,以该时刻目标状态基于全局信息的估计值为条件,结合建立的新模型和传统的Kalman滤波器,利用本周期内按序到达的各传感器观测值,依次对各个观测点处目标的状态进行估计和更新;最后,在顺序得到本周期内各个观测点处目标估计值的同时,也将获得下一时刻目标状态基于全局信息的估计值或预测估计值.文中在给出新算法基本思想的同时,也较为详细地对融合算法进行了推导,并通过计算机仿真的方法,将新算法与基于时间校准的算法在估计精确度上进行了比较,从而验证了新算法的有效性.