基于leg-by-leg机动的两级采样被动跟踪方法

针对被动声呐方位-频率观测情况下粒子滤波检测前跟踪算法中高维采样效率低的问题,该文提出一种利用leg-by-leg机动可观测性特点的两级采样方法.首先,对leg-by-leg机动的可观测性进行分析;然后,建立极坐标系下的目标运动状态模型,以粒子相对观测站的距离和法向速度均匀分布为准则,提出将极坐标系下的目标状态向量映射至直角坐标系的方法;最后,为改善滤波收敛性,提出根据粒子的空间分布特征自适应地调整过程噪声协方差矩阵.仿真结果表明,对于典型的水下目标跟踪场景,所提方法可使滤波收敛率增大约47.6％,距离估计误差减小约329 m,滤波收敛时间缩短约450 s.     

基于优化遗传重采样的辅助粒子滤波检测前跟踪方法

针对由于粒子匮乏辅助粒子滤波检测前跟踪(APF-TBD)无法获得较好的检测和跟踪性能的问题,提出了一种基于优化遗传重采样的辅助粒子滤波检测前跟踪(OGRAPF-TBD)方法.在APF-TBD的重采样中应用优化后的遗传重采样算法,在重采样中根据权重选择优质粒子,通过排序分组交叉和变异操作得到新粒子.该方法不仅能保留APF...     

基于遗传重采样粒子滤波的弹道跟踪方法

在雷达对目标的跟踪过程中,受不同位置回波干扰的影响,测量噪声常表现出以闪烁噪声为代表的非高斯特性,严重破坏了卡尔曼滤波算法的高斯假设,使得卡尔曼滤波器的估计精度大幅下降.同时,不依赖高斯假设的粒子滤波又存在着粒子退化等问题,无法获得良好的跟踪效果.针对这一情况,文中借鉴生物遗传思想,给出了基于遗传重采样的粒子滤波算法,...     

一种水下被动目标纯方位跟踪方法

针对水下被动目标跟踪的非高斯噪声环境和弱可观性的特点,提出了将粒子滤波算法应用于水下被动目标跟踪的思路.该算法直接利用传感器获得的含有噪声的角度数据,通过改进极坐标系下的系统方程得到目标状态的后验概率分布,来估计目标的运动状态.仿真结果表明该算法提高了滤波的稳定性,跟踪精度优于扩展卡尔曼滤波算法和无迹卡尔曼滤波算法.     

基于分层采样粒子滤波的麦克风阵列说话人跟踪方法

针对噪声与混响环境下的说话人跟踪问题,本文提出了一种基于粒子滤波的麦克风阵列声源定位与跟踪方法.该方法在粒子滤波框架下,将无混响影响的语音建立信号作为观测信息,通过计算麦克风阵列波束形成器的输出能量来构建似然函数,同时考虑语音信号不同频率成分在声源定位中的作用,利用分层采样方法提高粒子的采样效率.实验结果表明,本文方法提高了说话人声源跟踪系统的抗噪声与抗混响能力.     

基于串行重采样改进的检测前跟踪算法研究

针对基于粒子滤波的弱小目标检测前跟踪算法(Particle Filter Track Before Detect, PF-TBD)存在采样粒子数目随空间维数呈指数增长、计算量急剧增加等问题,提出一种基于串行重采样改进的检测前跟踪算法(Serial Resampling Track Before Detect, SR-TBD)。所提算法通过对粒子状态的位置空间与速度空间进行串行采样,实现搜索帧间能量的有效积累,并降低状态维数造成计算量的增加,提升算法收敛速度。通过算法仿真与传统 PF-TBD 算法对比,表明本文提出的改进算法在算法收敛速度、运算量等方面均得到提升。     

基于传统重采样的局部系统确定性算法

在自主驾驶中粒子滤波被广泛用于追踪目标。但是粒子滤波的一个问题是随着循环次数的增加会出现粒子退化的现象,这是因为少数粒子的权值会越来越高导致多数粒子失去跟踪价值。而重采样则可以在运行过程中不断对粒子权值进行调整。目前已经有很多的重采样方法被提了出来,但是由于编程过程中复杂性的问题,很多重采样方法被视为计算的瓶颈。为了解决这个问题,一个改进的重采样算法被提了出来。首先介绍粒子滤波中最频繁使用的几种重采样算法。并对他们进行了理论分析,从而揭示了这些重采样算法之间的区别,包括他们的重采样效率和计算复杂度。通过模拟,确认了理论分析的结果。结果表明,局部系统确定性重采样是适用于大量的对象跟踪的情况。     

改进的概率假设密度滤波多目标检测前跟踪算法

基于概率假设密度滤波(Probability Hypothesis Density,PHD)的检测前跟踪(Track before detect,TBD)技术可以有效解决未知目标数的弱小点目标检测前跟踪问题.文章针对现有PHD-TBD算法存在目标数估计不准、目标发现延时较久的问题进行研究.从标准PHD滤波出发,更为合理地推导出PHD-TBD算法的粒子权重更新计算表达式,实现对目标数的准确估计;同时利用贝叶斯滤波理论,推导出基于量测的新生粒子概率密度采样函数,完成对目标的快速发现.仿真实验表明,与现有的PHD-TBD相比,改进算法能够适应目标扩散情况,准确估计目标数目,并实现对目标的快速发现和位置准确估计.     

基于高阶累积量的目标机动检测新方法

机动检测是多模型目标跟踪中的一个关键问题.在卡尔曼滤波中,当目标机动被噪声淹没时,传统的机动检测算法将失效,多分辨方法虽然能够有效地抑制噪声,可靠检测机动,但由于计算复杂导致严重的检测延迟,从而限制了它的应用.本文提出一种基于三阶累积量的机动检测新算法,它有效地克服了上述二者的缺陷.由于高阶累积量能够抑制高斯噪声,因此在三阶累积量域易于检测机动.同时通过采用逐点更新法,可实时进行机动检测.仿真结果表明,该算法优于传统算法和多分辨方法,特别是在低信噪比的情况下.     

基于道路信息的机动小目标跟踪

道路上运动的小目标因密集的交通、大量的虚假点迹以及强烈的机动能力导致其跟踪较难,文中提出了一种利用道路信息改善机动小目标跟踪性能的方法,该方法通过比较道路结构、分叉、交叉等信息和航迹当前所在位置,调整交互多模型的模型数和模型结构,即变结构交互多模型,并通过判断航迹的方向是否与道路的方向一致管理航迹。仿真结果说明与传统的交互多模型相比,结合了道路信息的方法明显提高了机动小目标的跟踪精度,并提高了监测区域内的目标航迹检测概率,同时降低了监测区域内虚假航迹数目和寿命。     

一种目标跟踪滤波的新方法

对于目标跟踪系统,当观测不确定性相对系统不确定性较大时,如果采用EKF,UKF算法,由于概率密度函数(PDF)由高斯分布近似使真实的分布结构扭曲,导致系统性能下降或发散,采用粒子滤波时,因为系统不确定性相对观测不确定性较小,所以重采样会使粒子间的独立性消失,导致系统性能下降。为了提高目标跟踪的精度,该文给出一种SMCEKF及SMCUKF滤波算法,在SMC(Sequential Monte Carlo)算法中分别引入EKF及UKF,由独立滤波器更新和传播的随机采样点和相应权重来表示状态的PDF,由于初值和滤波都是独立的,所以确保了表示PDF的随机样值的独立性,在滤波器个数较少、计算量较小的情况下使滤波性能得到提高。文中给出了理论分析和仿真实例证明算法的有效性。     

基于角度约束采样的单站无源定位混合粒子滤波算法

为实现固定单站对运动辐射源的快速定位,该文给出了一种基于角度约束采样的混合粒子滤波算法。该算法从EKF(Extended Kalman Filter)滤波得到建议分布,利用角度测量对状态变量的约束关系从建议分布产生所需粒子,可以减少粒子滤波用于高维情况时所需的粒子数目,改善滤波性能,降低运算成本。结合利用多普勒变化率和角度测量的单站定位方法,与EKF,UKF(Unscented Kalman Filter)以及一般混合粒子滤波算法的仿真比较表明,该算法在滤波收敛速度、跟踪精度以及稳定性方面优于其它算法,估计误差更接近Cramer-Rao下界。     

一种天波超视距雷达分级Hough变换航迹起始方法

天波超视距雷达固有的低数据率、低检测概率和低量测精度等特征对航迹起始方法提出新的挑战。本文提出了一种天波超视距雷达两级Hough变换航迹起始算法(TH-HT)。该方法首先采用时间-径向距离数据进行第1级Hough变换,将多普勒量测作为积累约束条件来避免无效积累,得到候选航迹;之后对与每条候选航迹相应的时间-方位角数据进行第2级Hough变换,最终得到确认航迹。通过描述各级积累单元获得杂波投票数期望的定理,给出两级阈值的确定方法。与MMUPDA的仿真比较表明,TH-HT不但具有较高的航迹起始概率和较低的虚假航迹概率,而且运行时间大大降低。     

融合机动检测的交互多模型目标跟踪

传统交互多模型算法所采用的基于“软切换”思想的模式概率估计方法 ,大大减少了计算量 ,但同时只能实现对目标的次优跟踪。为了进一步提高跟踪系统的性能 ,文中讨论了一种融合机动检测的IMM跟踪算法 ,通过采用点过程滤波器对机动目标的机动进行实时检测 ,从而获得各模式的当前概率 ,并将其与传统IMM算法相结合 ,实现跟踪系统性能的提高。仿真结果表明 ,该算法具有良好的跟踪性能     

一种非均匀采样下小信号的检测方法

非均匀采样由于其具有不受采样频率限制、频率分辨率高以及抗混叠等优点,使得其应用十分广泛。但非均匀采样会引起信号的频谱噪声,这样使得非均匀采样下小信号的检测不易实现。本文分析了非均匀采样引起频谱噪声的原因,提出一种基于非均匀采样的小信号检测方法。该方法根据非均匀采样检测得到的大幅度信号,应用陷波器将其消除,降低了由大信号引起的频谱噪声,从而检测出小信号。文中详细说明了陷波方法的原理、陷波器宽度和深度的选择、陷波器中心频率的确定以及陷波器在非均匀采样下的应用,最后给出实验结果。理论和实验表明,基于非均匀采样的陷波方法是一种行之有效的信号频率检测方法,使用该方法处理信号可以得到准确的频率估计效果,检测出信号幅度相差100倍以上的多个信号频率。     

一种基于水下无人航行器的多目标被动跟踪算法

被动声呐信号处理中,致力于实现连续且稳定的目标方位跟踪。在复杂的水下环境中,由于干扰和噪声的存在,以及阵列孔径的限制,方位检测结果中不可避免地存在很多轨迹中断、野值、干扰与目标间的方位交叉。该文提出了一种基于水下无人航行器的多目标被动跟踪算法,使用基于航行器运动信息的粒子采样预测方法进行轨迹中断预测补齐,使用基于航行器运动信息的观测门限设置方法自适应设置跟踪门限,使用块关联跟踪方法进行轨迹中断关联和方位交叉关联。仿真和实验结果表明,该算法能够实现正确的多目标跟踪。

     

中断角度跟踪的战斗机机动控制方法

基于跟踪雷达角度自动跟踪系统特性,提出了战斗机中断雷达角度跟踪的机动轨迹控制策略。推导了跟踪雷达角度自动跟踪系统的系统传递函数,研究了跟踪误差产生机理。以二维平面内导弹攻击为例,分析了导弹与战斗机的二阶相对运动模型。在此基础上,基于闭环反馈控制思想,提出了战斗机通过机动实现角度拖引,中断雷达角度跟踪的控制方法,推导了战斗机的机动轨迹控制律,给出了其解析形式。通过数值仿真,分析了该方法的适用性,为战斗机飞行员制定决策提供了依据。