闪烁噪声下基于模型集合切换的机动目标跟踪算法

在目标跟踪过程中,由于目标与传感器相对位置的变化以及目标不同部位的反射干扰,传感器测量数据中的测量噪声不再是严格意义上的高斯噪声,而变为具有长拖尾特性的闪烁噪声,而闪烁噪声的出现将严重影响线性卡尔曼滤波器的滤波性能。机动目标跟踪算法应同时考虑目标运动模式变化和闪烁噪声出现对滤波过程的影响。将滤波方程集合划分为包含不同目标运动模式的模型集合,提出了基于模型集合切换的机动目标跟踪(MSSM)算法。仿真结果验证了MSSM算法的有效性。     

闪烁噪声下轨道机动目标自适应鲁棒跟踪算法

针对闪烁噪声下存在未知机动的空间目标跟踪问题,将自适应鲁棒滤波技术嵌入到无迹卡尔曼滤波,设计自适应鲁棒无迹卡尔曼滤波(ARUKF),再利用ARUKF产生粒子滤波的重要性密度函数,从而得到一种自适应鲁棒无迹粒子滤波(ARUPF)算法。将ARUPF与瞬态跟踪模型相结合,对空间机动目标进行自主跟踪。实验结果表明,该算法在跟踪精度和鲁棒性方面优于传统的跟踪算法。     

基于UKF的窗口自适应Mean-Shift算法

传统的Mean-Shift跟踪算法窗口固定,不能对尺度任意变化的目标进行有效跟踪.为此,提出一种多尺度理论与无味卡尔曼滤波器(UKF)相结合的视频跟踪改进算法.利用多尺度理论统计跟踪窗内的信息量,使用UKF对得到的信息量进行预测,通过修正后的信息量计算窗口变化比例系数,对尺度任意变化的目标进行跟踪.实验结果证明,该算法...     

闪烁噪声环境下机动目标跟踪的改进的高斯-厄米特粒子滤波

针对闪烁噪声环境下机动目标跟踪的非线性、非高斯问题,提出了一种改进的高斯-厄米特粒子滤波算法.和传统的高斯-厄米特粒子滤波算法相比,在生成粒子集时,改进的高斯-厄米特粒子滤波算法采用高斯-厄米特滤波对当前时刻的各个粒子进行估计,将得到的估计值和协方差直接作为粒子滤波算法的粒子集及相应的协方差.仿真结果表明,改进的高斯-厄米特粒子滤波算法对闪烁噪声环境下的机动目标能够进行有效的跟踪,提高了跟踪精度.     

图象系列中机动目标的自适应跟踪

建立了图象序列中目标形心位置测量方程，并针对目标机动性，采用一种解耦的并行卡尔曼滤波跟踪算法，即速度滤波器和加速度滤波器并行独立运算，加速度滤波器的输出用于校正速度滤波器的结果，根据探测到的目标机动性情况，加速度滤波器可以实时切换，降低了计算量和存储量，提高了跟踪的实时性，仿真结果表明该算法具有很好的跟踪性能。     

基于PF-Singer的机动目标跟踪算法

Singer模型是典型的全局统计模型,其严重缺陷在于所采用的零均值时间相关模型和标准卡尔曼滤波算法不能完成对机动目标状态的正确估计1只有当目标做匀速直线运动时,动态误差的稳态值才为零,否则不为零;采用PF—Singer算法对机动目标进行跟踪。能够有效解决传统Singer模型存在的问题,提高其跟踪精度;通过仿真试验证实了该算法的有效性。     

方差自适应机动目标跟踪算法研究

针对机动目标弱机动时不能自适应调整,从而对弱机动目标跟踪精度不高的缺点,提出了一种改进的方差自适应机动目标跟踪算法。新算法将机动目标的运动状态分为弱机动状态和强机动状态,并通过新息平方的统计量和当前加速度估值进行机动自适应检测,能够根据目标当前的机动特性自适应调整过程噪声协方差矩阵,使运动模型与机动目标的当前运动状态相匹配,在保持对强机动目标跟踪性能的同时,实现了对弱机动目标更为精确的跟踪。仿真结果表明,改进算法对弱机动目标的跟踪性能明显优于当前统计模型。     

基于改进UKF的转弯机动目标跟踪算法研究

针对转弯率未知或变化条件下的精确跟踪问题开展研究,给出了基于UKF的自适应协同转弯跟踪算法,该算法充分利用了扩维技术和自适应渐消因子技术,不断实时估计转弯率,同时基于渐消因子调节过程噪声及其对应的增益,并对不敏卡尔曼滤波算法的采样范围进行自适应调节,使采样点更接近目标真实状态。仿真表明该算法在转弯率变化时获得了较好的跟踪性能,有效提升了对于转弯机动目标跟踪的准确性和稳定性。     

基于DSP的自主式机动目标跟踪系统

设计了一种基于DSP的机动目标跟踪系统.该系统采用TMS320DM642作为其核心处理器,还包括BASLER A301fcCCD,以及大容量存储器.介绍了一种改进CamShift算法,利用目标边缘作为搜索特征,实现对机动目标自主式跟踪.在基于TMS320DM642的跟踪系统平台上实现了该跟踪算法,完成了跟踪系统的软、硬件设计.经过实验证明该跟踪系统工作性能稳定,能够有效跟踪机动目标.     

跟踪机动目标的一种新方法的研究

本文提出了跟踪三维空中机动目标的一种新方法,在这种方法中,未知的目标加速度被认为是具有非零均值、时间相关的随机过程并将它的概率密度函数假定为截断正态型。借助于切比雪夫(Chebyshev)不等式来确定目标随机加速度的均值和方差之间的关系。理论分析和仿真结果表明,由作者们提出的模型和算法去跟踪恒加速目标时稳态偏差为零,从而消除了R.A.Singer方法在跟踪恒加速度目标时所存在的稳态偏差。给出了计算机仿真结果。截断正态概率密度模型和自适应算法适合于跟踪高度机动目标并且易于实现。     

高动态下基于AUKF的载波跟踪算法

当载体处于高动态运动状态时,GPS接收机载波跟踪信号极易受到外部环境不确定因素的影响。若采用标准的无迹卡尔曼滤波 (UKF),在先验的噪声统计特性与实际的噪声统计特性不相符时,状态估计性能将变差甚至发散。针对上述问题,提出采用主从式自适应UKF的算法(AUKF)。AUKF能自适应调整过程噪声方差,从而达到减小模型估计误差、抑制滤波发散的目的。Matlab仿真结果表明,在高动态下噪声统计特性发生变化时,基于AUKF的载波跟踪算法具有较好的稳定性。     

基于改进UKF的GPS非线性动态滤波研究

为了提高动态定位精度,将一种改进的UKF(Unscented galman Filter)算法应用在GPS非线性动态定位解算中.将UKF算法与IEKF(Iterated Improved Kalman Filter)算法相结合,因此保持了基本UKF算法易于实现和收敛速度快的优点,同时由于滤波值是通过迭代扩展的卡尔曼滤波机制得到,进而更新值能更准确的逼近非线性系统状态概率密度函数,具有更高的精度.应用于GPS非线性动态滤波定位中,仿真结果表明:与UKF算法相比,算法能够明显提高定位精度.     

UKF与EKF在卫星姿态估计应用中的比较

针对卫星的姿态和角速度估计问题,分别给出基于Unscented卡尔曼滤波(UKF)与推广卡尔曼滤波(EKF)的估计算法,并做了相应比较.为了避免欧拉角带来的奇异问题,UKF选用Rodrigues参数而EKF选用四元数参数法来描述姿态误差.考虑卫星的非线性模型,UKF采用Unscented变换而EKF采用线性化方法对姿态误差进行估计.利用陀螺和磁强计的测量信息,KF和EKF都可得到三轴稳定卫星的姿态估计值,但UKF的收敛速度高于EKF.数值仿真结果表明,当初始姿态存在大偏差时,所给出的UKF的滤波算法性能明显优于EKF.     

A new real-time eye tracking based on nonlinear Unscented Kalman Filter for monitoring driver fatigue

A new scheme for driver fatigue detection is presented, which is based on the nonlinear unscented Kalman filter and eye tracking. Assuming a probability distribution than to approximate an arbitrary nonlinear function or transformation, eye nonlinear tracking can be achieved using an unscented transformation (UT), which adopts a set of deterministic sigma points to match the posterior probability density function of the eye movement. Driver fatigue can be detected using the percentage of eye closure (PERCLOS) framework in a realistic driving condition after the eye nonlinear tracking. This system was tested adequately in realistic driving environments with subjects of different genders, with/without glasses, in day/night driving, being commercial/noncommercial drivers, in continuous driving time, and under different road conditions. The last experimental results show that the proposed method not only improves the robustness for nonlinear eye tracking, but also can provide more accurate estimation than the traditional Kalman filter.     

基于无迹卡尔曼滤波的无人机毫米波波束跟踪算法

针对无人机收发端相对运动导致毫米波窄波束无法实时匹配这一问题,提出一种基于无迹卡尔曼滤波的三维波束跟踪方法。该方法首先将波束的俯仰角和方位角作为系统状态向量,对其进行无迹变换,获得采样点集。而后,根据采样点集计算出状态预测值和测量预测值,并以此为基础,根据计算出的卡尔曼增益更新状态向量,获得状态向量的最优估计值。仿真结果表明,此方法满足了无人机实时波束跟踪需求,有效地提高了三维环境下毫米波窄波束的跟踪精度。     

带有色量测噪声的非线性系统 Unscented 卡尔曼滤波器

传统Unscented卡尔曼滤波器(Unscented Kalman filter, UKF)要求噪声必须为高斯白噪声, 无法解 决带有色噪声的非线性系统滤波问题. 为此, 本文提出了一种带有色量测噪声的UKF滤 波新算法. 首先,基于量测信息增广和最小方差估计, 推导出一类带有色量测噪声的非 线性离散系统状态的最优滤波框架, 接着采用Unscented变换(Unscented transformation, UT)来计算最优框架中的 非线性状态后验均值和协方差, 进而得到有色量测噪声下UKF滤波递推公式. 所设 计的UKF新方法能有效地解决传统UKF在量测噪声有色情况下非线性滤波失效的问题, 数 值仿真实例验证了其可行性和有效性.     

双层无迹卡尔曼滤波

针对无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman fllter,UKF）在强非线性系统中估计效果差的问题,提出了双层无迹卡尔曼滤波（Double layer unscented Kalman filter,DLUKF）算法,该算法用带权值的采样点表征先验分布,而后用内层UKF算法对每个采样点进行更新,最后引入外层UKF算法的更新机制得到估计值和估计协方差.仿真结果表明,相比于传统算法,所提的DLUKF算法可以在较低计算负载下获得较高滤波估计精度.     

无味变换与无味卡尔曼滤波

综述了非线性估计问题的由来、无味变换（UT,Unscented Transformation）的基本思路与基本算法、各种衍变形式、σ点集的设计原则、无味卡尔曼滤波（UKF,Unscented Kalman Filtering）的基本算法及其各种改进算法、UT的本质、UKF与几种免微分非线性滤波方法的比较、UT与UKF的相关应用、针对几种UKF算法的仿真实例,以及目前在UT与UKF的研究中尚存在的一些问题和对今后研究的展望等;提出了笔者的一些最新研究成果和见解。     

有限时间一致无迹Kalman滤波器

本文研究多个传感器测量非线性系统时的分布式无迹Kalman滤波器(Unscented Kalman filter, UKF)的设计问题.借助离散多智能体系统有限时间平均一致算法的思想, 针对无向通信和有向通信网络分别设计了两种不同的滤波算法.对于无向连通的通信拓扑, 利用节点存储的一致性算法的迭代值构造差向量, 由该差向量构成的Hankel矩阵的核来得到分布式无迹Kalman滤波器, 并通过利用误差协方差矩阵的逆来构造Lyapunov函数, 基于随机稳定性引理证明了该有限时间一致无迹Kalman滤波器的稳定性.对于有向强连通的通信拓扑, 结合比率一致和Hankal矩阵的核来设计分布式无迹Kalman滤波器, 该滤波器的稳定性与无向通信拓扑的滤波器相同.最后, 通过仿真例子来验证所提滤波器的跟踪效果.