交互式多模型算法在光电跟踪控制系统中应用的仿真

分析目标运动参数滤波算法在光电跟踪控制系统中的作用,在交互式多模型算法的基础上,提出了该算法在光电跟踪控制系统中的应用问题,并建立了在光电跟踪控制系统中使用的仿真模型,通过仿真环境下光电跟踪控制系统对不同目标跟踪的数据分析可知,该算法可作为光电跟踪控制系统中复合控制前馈数据的获取算法使用,光电跟踪控制系统采用交互式多模型算法比采用--滤波算法更适合对机动目标的跟踪。     

海量目标量测数据下的目标跟踪

针对大量传感器同时跟踪同一目标产生海量目标量测数据而一般融合滤波算法难以处理的问题,提出了通过数学统计原理提取跟踪状态信息并应用交互式多模型统计滤波算法进行解决的方法。该方法首先利用数学统计原理从海量目标量测数据中统计出目标跟踪滤波过程中所需要信息,并利用改进的交互式当前统计模型算法对所提取信息进行滤波,在不影响跟踪精度的情况下很好地解决了的海量目标量测信息的融合跟踪问题。理论分析和仿真结果证明了该方法的有效性。     

非高斯噪声情况下多平台机动目标被动跟踪新方法

针对仅有角度测量信息条件下,被动传感器融合目标跟踪问题,提出了扩维UKF滤波算法;并对经典IMM进行改进提出变维IMM算法,利用不同维数模型之间的交互式融合解决对机动目标的跟踪问题;进一步考虑实际情况中往往存在的测量噪声为非高斯情况,引入自适应滤波方法。最终提出变维交互式多模型自适应抗差扩维无迹滤波方法（VDIMM-AAUKF）,成功实现了被动多传感器在高斯和非高斯噪声情况下对机动目标跟踪。仿真实验结果表明该算法跟踪精度高、稳定性好,具有较好的实际应用价值。     

基于光电跟踪系统的联合Kalman滤波器算法研究

传统光电跟踪系统中,采用单传感器方式进行目标跟踪存在跟踪不稳定及传感器切换时跟踪精度大幅度下降等问题.利用融合光电跟踪系统多个传感器信息可以提高系统性能的特点,研究了采用联合Kalman滤波器的融合算法.首先对各传感器获取的目标轨迹数据进行局部滤波,然后由全局滤波器对各局部滤波器的目标轨迹估计进行融合处理,得到目标状态估计的更新.实验仿真结果表明,该融合算法实现了目标的稳定跟踪,其跟踪精度高于传统单传感器跟踪模式,并且有效地解决了传感器失效造成的跟踪精度严重下降问题.     

基于交互式联邦多模型的多传感器融合算法

针对多传感器机动目标跟踪过程中的航迹滤波发散问题,提出了一种将联邦滤波器与交互式多模型滤波算法（IMM）相结合的交互式联邦多模型融合算法IFMM.在IFMM算法中各传感器均具有相同的滤波模型集合,各传感器在同一模型下所产生的滤波结果先采用联邦滤波算法进行融合,然后采用IMM算法对各模型融合结果进行综合,产生目标状态的全局估计.仿真结果表明,IFMM有效提高了机动目标运动状态估计的精确度和稳定性.     

基于强跟踪滤波器的多传感器非线性动态系统状态与参数联合估计

本文将强跟踪滤波理论与多传感器数据融合技术相结合,提出基于强跟踪滤波器的多传感器状态与参数联合估计新算法;对拥有相同采样率的分布式多传感器单模型非线性动态系统,应用强跟踪滤波器,得到目标状态基于全局信息融合估计结果,并利用计算机仿真结果对算法的有效性进行了验证;这些工作初步解决了Kalman滤波中由于模型的不确定性而造成估计误差值偏大情况下的状态融合估计问题,从而丰富和发展了多源信息融合理论.     

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.     

光电探测多传感器数据融合方法研究

首先分析了光电探测传感器的观测特点.简要介绍了各传感器在进行数据融合时必做的重要工作--数据对准及几种数据对准方法.重点研究了具有不同传感器测量精度的光电探测系统信息加权融合概念及融合准则.给出了每种准则下的目标跟踪算法,并进行了算法仿真.仿真结果表明,对于具有不同测量精度的传感器,选择不同的融合准则,可更为准确地预测目标飞行轨迹,大大提高目标的跟踪效果和精度.     

交互式多系统跟踪定位算法

交互式思想在多模型定位中获得广泛应用,但在多系统跟踪定位中应用较少。该文借鉴交互式思想提出交互式多系统跟踪定位算法。该算法利用已获得的估计信息进行系统间定位信息的直接交互,然后进行多系统并行滤波,并利用各系统滤波新息和方差对系统概率进行实时更新,将估计结果按照系统概率加权融合输出。通过跟踪机动目标的仿真实例,可以看出该算法能够根据定位系统的性能及时调整系统概率,有效改善多系统下目标跟踪定位性能。     

基于地面传感器的低空目标跟踪算法研究

研究了用地面声阵列传感器进行低空飞行目标跟踪问题。采用了3种类型的关联门,即初始波门、小波门和中波门,使用Kalman滤波算法来实现对方位角的跟踪。充分考虑声音传播的延时,进行传感器的方位角数据匹配,计算目标的位置。通过判断上报方位信息的各传感器是否在同一有效探测范围内,降低了计算量。仿真结果表明,该低空飞行目标数据融合算法是有效的。     

基于IMM-UKF的主/被动雷达融合算法

在主/被动雷达双传感器目标跟踪背景下,提出一种基于IMM-UKF滤波的加权数据融合算法。该算法采用UKF对观测数据进行滤波估计,避免了计算雅克比矩阵,克服EKF滤波方法受滤波初值影响大、易发散的缺点。与单一传感器进行仿真比较,结果表明该算法可以比任一单传感器滤波精度高,稳定性更好。     

面向地面时敏目标跟踪的多传感器智能切换技术

针对地面时敏目标跟踪问题,提出了一种多传感器组合的智能切换方案。首先结合可能的作战任务需求,对跟踪平台中多传感器集合进行初始配置。然后根据初始配置的传感器集合和不同传感器具有数据互补性的特点完成传感器分类组合。基于当前统计模型的机动目标跟踪算法,给出综合考虑目标跟踪精度和在线运算时间的多传感器组合智能切换目标函数,并计算每一传感器分类组合的目标函数值,同时根据目标函数值实现多传感器智能切换。最后,通过一个仿真实验验证了所提出的面向地面时敏目标跟踪的多传感器智能切换方法的有效性。     

李世忠，王国宏，吴 巍，苏少涛

在强对抗条件下雷达/红外双模复合制导跟踪中,雷达采用间歇工作方式可以减少敌方导弹拦截概率和电子支援措施锁定概率。文中在导弹复合制导跟踪中提出了一种雷达间歇工作下的雷达与红外序贯滤波融合算法,该算法针对雷达、红外量测时间不一致的特点,采用顺序处理结构的多传感器集中式融合方法对目标进行跟踪,在跟踪中使用了基于交互多模型和扩展卡尔曼(IMM-EKF)的序贯滤波方法,利用滤波过程中的状态估计协方差与测量误差方差进行比较控制雷达间歇工作。该算法可以自动适应雷达间歇工作,不需要在单/双传感器跟踪模式之间切换,最后通过仿真的方法分析了传感器数据率和雷达间歇工作对跟踪精度的影响。     

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。     

基于有效量测分集的联合概率数据互联算法

杂波环境下用联合概率数据互联算法(JPDA)跟踪多目标,其计算量将随跟踪目标数的增多和杂波密度的增大而呈指数增长,因此实时性不强;并且JPDA跟踪杂波环境中的近距离目标时,容易造成航迹合并。在充分考虑单个目标独立性的基础上,提出有效量测分集概念。将接收到的有效量测信号按照单个目标的关联划分,确定各目标跟踪波门内的候选量测信号,不考虑量测信号的重复关联。取得单个目标独立性之后,再运用单目标概率数据互联的方法估计目标状态。仿真实验表明,较传统JPDA实时性更强,能够分辨并跟踪近距离目标。     

基于量测转换IMM的多普勒雷达机动目标跟踪

多普勒雷达目标跟踪中,如何有效解决系统量测与目标状态之间的非线性并实现机动目标跟踪,是亟待解决的问题.本文提出一种基于量测转换交互多模型（Interactive Multiple Model,IMM）的目标跟踪算法,其以IMM为框架,并结合静态融合滤波器处理多普勒量测的结构,解决多普勒雷达机动目标跟踪问题.仿真结果表明了所提出算法的有效性.     

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.     

基于交互多模型的低空目标跟踪算法研究

研究了基于交互多模型(IMM)的低空目标跟踪问题。分析了低空目标的运动特征,给出了目标匀速(CV)直线、匀加速(CA)直线、曲线飞行航迹模型。在交互多模型(IMM)算法中,采用多种运动模型跟踪低空目标。在所研究的大机动模型情况下,通过多次数据处理优化参数后,统计分析结果表明,该算法滤波后数据误差明显降低,数据精度有较大的提高,能够稳定精确地跟踪低空目标。因此,该低空目标跟踪算法是有效的。