贪婪的量测划分机制下的多传感器多机动目标跟踪算法

针对低检测概率下多机动目标的跟踪问题,该文提出一种新的交互式多传感器多目标多伯努利滤波器(IMM-MS-MeMBer).在IMM-MS-MeMBer滤波器的预测阶段,该文利用当前的量测信息自适应地更新目标的模型概率,并利用更新后的模型概率对目标状态进行混合预测;在IMM-MS-MeMBer滤波器的更新阶段,使用贪婪的多传感器量测划分策略对多传感器量测进行划分,并利用得到的量测划分集合和IMM-MS-MeMBer滤波器对目标的后验概率密度进行更新;除此之外,IMM-MS-MeMBer滤波器能够利用目标的角度和多普勒量测信息同时实现多个机动目标的位置、速度估计.数值实验验证了该文所提IMM-MS-MeMBer滤波器的优越性能.     

多传感器箱粒子PHD滤波多目标跟踪算法

针对目标检测概率较低导致单个传感器无法对目标进行有效检测并跟踪的问题,本文提出了多传感器箱粒子概率假设密度(multi-sensor box particle probability hypothesis density filter,MS-BOX-PHD)滤波器。MS-BOX-PHD滤波器首先将多个传感器的量测转换、融合成为一个量测集合,并利用箱粒子概率假设密度(box particle probability hypothesis density filter,BOX-PHD)滤波器对多个目标的状态进行预测和更新。数值实验表明,相较于单传感器箱粒子概率假设密度(Single-BOX-PHD)滤波器,MS-BOX-PHD滤波器在目标检测概率较低时,能够有效地对多目标的状态和数目进行估计;相较于区间量测下多传感器标准PHD粒子(multi-sensor standard probability hypothesis density particle filter with interval measurement,IM-PHD-PF)滤波器,在达到相同的跟踪性能时,计算效率提升了38.57%。     

多编队目标先后出现时的无先验信息跟踪方法

针对多编队机动目标先后出现时的跟踪问题,该文提出了一种基于交互式多模型高斯混合概率假设密度滤波(IMM-GM-PHD)算法的无先验信息跟踪方法。首先,在IMM-GM-PHD算法预测过程完成的基础上,引入密度检测机制,利用相关域为所有预测高斯分量挑选有效量测,结合密度聚类(DBSCAN)算法检测是否出现新编队目标。其次,在IMM-GM-PHD算法状态更新完成的基础上,利用更新高斯分量的组成情况完成模型概率的更新。最后,在状态估计优化过程中,结合编队目标的特点,加入相似度判别技术,利用杰森-香农(JS)散度度量高斯分量间的相似度,剔除没有相似分量的高斯分量,进一步优化估计结果。仿真结果表明,该文方法能够快速有效地跟踪非同时出现的多编队机动目标,具有较好的跟踪性能。     

基于多特征融合的高机动多目标低截获概率跟踪技术

在多目标跟踪过程中,目标的高机动特性使得传统采用固定运动模型或交互式多模型的目标跟踪算法很难实时精确匹配目标运动模型,从而引起高机动目标的低跟踪精度问题。针对这一问题,本文提出一种基于目标运动状态模型自适应更新的高机动多目标跟踪算法。在多目标跟踪过程中,该算法采用多特征聚类融合算法进行目标运动模型估计,并根据各目标跟踪波动参数进行状态转移矩阵决策更新,同时利用联合概率数据关联实现多机动目标状态转移矩阵自适应更新的关联跟踪,从而解决了传统多目标跟踪算法因目标运动模型失配引起的低跟踪精度问题。在目标跟踪算法的传感器选择上,无源传感器不对外辐射能量,具有较好的低截获概率性能,但其跟踪精度有限,常不能满足多目标高跟踪精度的要求。雷达作为有源传感器,具有较高的跟踪精度。但由于雷达对外辐射信号,容易被防御方截获。针对这一问题,本文提出了一种无源传感器目标跟踪为主,有源雷达间歇跟踪为辅的多传感器协同管理目标跟踪算法。该算法通过对目标跟踪本征堆积误差的判断进行传感器的最优分配,并根据波动参数的大小进行状态转移矩阵决策更新。仿真结果验证了本文所提出的多传感器协同的高机动目标跟踪算法在满足高机动目标跟踪精...     

MM-CBMeMBer滤波器跟踪多机动目标

多模型(Multiple Model,MM)概率假设密度(Probability Hypothesis Density,PHD)滤波器能同时估计机动目标个数及状态,但其序贯蒙特卡罗(Sequential Monte Carlo,SMC)实现运用粒子聚类算法提取目标状态,不仅引入额外计算量,且可能导致目标丢失。针对这一问题,该文提出一种基于多模型的势平衡无偏多目标多伯努利(Multiple Model Cardinality Balanced Multiple target Multi-Bernoulli,MM-CBMeMBer)滤波器,在每次扫描杂波数低于20,检测概率大于0.9的环境中,该方法利用一组伯努利参数近似机动目标状态的后验概率,并通过对伯努利参数的简单运算估计出目标状态,有效地避免了常规聚类算法。仿真结果表明,该方法与多模型概率假设密度滤波器相比,表征估计误差的最优子模型分配距离明显降低。     

一种机载PD雷达交互多模型滤波方法

机载雷达在运动平台上探测目标,探测数据描述的是平台和目标的相对位置。目标的机动状态不明,且探测数据和目标真实位置之间是非线性关系,导致机载雷达的航迹滤波难度大,滤波器精度和稳定性差。本方法中先进行数据预处理,量测误差在天线坐标系下获得,目标状态方程和量测方程在固定坐标中心的直角坐标系下建立,量测误差协方差矩阵由量测误差和位置进行无偏转换获得;采用交互多模型滤波器,模型集由匀速直线运动模型、当前统计模型和角速度未知的匀速转弯运动模型组成;非线性模型迭代由容积卡尔曼滤波实现,各模型的初始概率和模型参数基于速度和径向速度进行预估。仿真实验表明该方法提高了机载PD雷达的航迹情报质量,尤其提高了机动目标跟踪的精度和稳定性。     

区间量测下自适应交互多模型箱粒子滤波机动目标跟踪

针对现有交互多模型箱粒子滤波(Interacting Multiple Model Box Particle Filter,IMMBPF)算法在区间量测目标跟踪过程中模型切换和跟踪精度方面的不足,结合自适应交互多模型算法,提出了一种自适应交互多模型箱粒子滤波(Adaptive IMMBPF,AIMMBPF)算法。该算法利用模型似然后验信息构建修正因子,并结合阈值对马尔可夫转移概率矩阵进行自适应修正,使得匹配模型的概率快速增大,并且可以减小非匹配模型的影响,即使在目标运动模型先验信息不足或者不准确情况下,也能对模型转移概率进行自适应更新。对于量测常受到未知分布和偏差的区间误差所影响而呈现区间形式的问题,将箱粒子代替普通粒子,拟合后验概率密度从而进行滤波。仿真结果表明,相比于原有算法,该算法在区间量测机动目标跟踪的应用中,拥有更优的模型匹配度和目标跟踪精度。     

基于RIMMKF的一种传感器管理算法

以重加权交互式多模型卡尔曼滤波(RIMMKF)为基础,提出了一种传感器管理算法.首先利用RIMM对联合多目标概率的量测更新和马尔可夫转移更新求取分辨力也即信息增量,然后利用信息增量最大化来分配传感器资源.所采用的模型弥补了交互式多模型(IMM)的不足.仿真结果表明,在机动多模型环境下,与IMMKF分辨力方法相比,本文所提算法行之有效且能使传感器资源得到有效地分配.     

一种具有自适应关联门的杂波中机动目标跟踪算法

针对杂波环境下的机动目标跟踪,该文提出一种基于自适应关联门的跟踪算法。该算法以传统交互多模型概率数据关联算法为基础,在关联门内无有效量测点迹时,假设目标在前一滤波时刻或是更早时刻以最大机动水平改变原运动模式,利用该假设条件下所获得的目标预测量测及当前真实预测量测,对用于确定关联门的新息协方差进行修正,使得关联门逐步适当扩大,以尽可能地包含目标真实量测点迹。仿真结果表明,自适应关联门跟踪算法能在不影响跟踪精度和算法运算量的情况下,有效降低机动目标的跟踪丢失概率。     

相互作用多模型跟踪过程中的航迹外推算法

提出运用IMM对目标进行跟踪时的航迹外推算法,解决了机动目标跟踪中的航迹外推问题。利用历史信息和转移概率推导出模型预测概率,结合单一模型的预测航迹和模型预测概率得到了相互作用多模型跟踪过程中的外推航迹。通过Monte-carlo仿真表明,运用外推方法在机动目标跟踪时能将误差控制在较小的范围内,具有很好的跟踪性能。     

集中交互式多传感器模糊联合概率数据互联算法

 为了解决杂波环境下多传感器多机动目标跟踪问题,本文提出了一种集中交互式多传感器模糊联合概率数据互联算法.该算法首先设定多个跟踪模型并计算每个模型中测量点迹与航迹测量预测之间的模糊综合相似度;然后基于阈值判别及经验概率法则计算模糊联合互联概率,并基于此概率对各航迹进行状态估计及状态估计协方差的更新;最后计算各模型概率,并据此概率对各模型所获得状态估计进行加权得出各航迹在融合中心最终的状态估计.对该算法与集中交互式多传感器联合概率数据互联算法进行仿真比较,仿真结果显示该算法的跟踪精度较后者有显著提高,同时有效地降低了周期耗时,综合性能更优越.     

正则UK状态约束的多模型滤波

为解决存在模型不确定、多区域似然和观测噪声干扰情况下的机动目标跟踪问题,提出了正则UK状态约束的多模型滤波器,根据截断理论对系统空时约束信息构建软约束模型,将其作为系统先验知识融入状态模型预测和模型状态非线性滤波的过程。为了处理模型不精确引起的模型属性歧义的问题,通过加权蒙特卡罗重要性样本预测状态模型概率。为了实现系统软约束,通过添加系统结构的内外正则项优化目标函数,在此基础上,对模型状态变量进行无迹变换并融合多模型滤波输出,从而对有效观测信息进行优化跟踪,从而实现多变量非线性闭环系统的稳定控制。仿真实验结果表明,与传统的交互多模型滤波器相比,提出的滤波器具有更好的跟踪机动目标能力。      

基于LGJMS-GMPHDF的多机动目标联合检测、跟踪与分类算法

线性高斯跳变马尔可夫系统模型下的高斯混合概率假设密度滤波器(LGJMS-GMPHDF)为杂波背景下多机动目标跟踪提供了一种有效方法。该文将类别辅助信息引入LGJMS-GMPHDF,提出了一种密集杂波背景下多机动目标联合检测、跟踪与分类算法。该算法在LGJMS-GMPHDF中用属性向量扩展单目标状态向量,用位置和属性的组合测量似然函数代替单目标位置及杂波位置测量似然函数,提高了不同类目标与杂波测量间的鉴别能力,进而改善了目标数目及状态的估计精度;在更新目标状态的同时,对目标属性信息进行更新。该算法实现了时变数目的目标状态和类别估计。杂波背景下交叉和临近并行机动目标的跟踪实验验证了该文算法的联合检测、跟踪与分类性能。     

基于标签多伯努利滤波器的机动小目标检测前跟踪

标签多伯努利(LMB)滤波器在传统多伯努利滤波器基础上引入标签空间,能够实现真正意义上的多目标轨迹级滤波.文章对红外小目标的运动和量测进行建模,将标签多伯努利应用到红外小目标检测前跟踪领域.在此基础上,为了实现对运动模型时变目标的检测前跟踪,将交互式多模型(IMM)与LMB检测前跟踪算法相结合,提出IMM-LMB检测前跟踪算法.此外,给出了该算法的序贯蒙特卡罗实现.仿真结果表明,所提算法能够从输入的原始图像中直接实现轨迹级多目标检测和跟踪,且能够在线更新多模型概率,更好的适应多机动目标场景.     

基于形态匹配聚类的近邻扩展目标跟踪算法

针对传统扩展目标跟踪（Extended Target Tracking, ETT）算法在处理近邻目标时面临的计算效率低下和跟踪不准确的问题,提出了一种形态匹配聚类量测集划分与高斯逆威沙特概率假设密度（Gaussian Inverse Wishart Probability Hypothesis Density, GIW-PHD）滤波器相结合的跟踪处理方法。该方法首先由GIW-PHD滤波器得到预测的目标状态,其次使用DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise, DBSCAN)算法完成量测集的初步划分,在此基础上利用较高权重的预测分量实现对多个近邻目标混合量测簇的判断,进而使用椭圆形状约束（Elliptic Shape Constraint, ESC）的FCM(Fuzzy C-Means, FCM)算法（ESC-FCM）对混合簇进行二次划分得到更精确的划分结果,最后将划分结果合并后送入GIW-PHD滤波器完成目标状态的更新。仿真结果表明,本文所提量测集划分方法能够充分利用GIW-PHD滤波器预测步获取...     

一种快速的多目标跟踪非线性滤波算法

多机动目标跟踪问题是目前目标跟踪领域的一个重要研究方向,而数据关联与跟踪维持是多目标跟踪的核心部分。利用支持向量机在分类识别方面的优势,研究了基于支持向量机的数据关联方法。在此基础上,采用交互式多模型算法和无味卡尔曼滤波相结合的方法研究了多机动目标的跟踪问题。在该方法中,目标的运动状态和方位误差由选定的采样点来近似,在每个更新过程中,采样点随着状态方程传播并随非线性测量方程变换,得到目标的运动状态和方位误差的均值,避免了对非线性方程的线性化,至少给出最佳估计的二阶近似。与传统的扩展卡尔曼(EKF)方法进行了仿真比较,仿真结果表明了该算法的有效性。     

基于联合似然函数的多扩展目标广义标签多伯努利滤波器

高分辨率雷达监视系统可观测到区域内不同形状的多个扩展目标,可靠的形状估计有利于提高扩展目标跟踪性能,并可作为战场态势评估的重要依据。该文针对不同形状多扩展目标跟踪问题,提出一种基于联合似然函数的广义标签多伯努利(JL-GLMB)滤波器,可实现目标数目、航迹以及形状的精确估计。首先,将目标形状建模为星凸集,并利用非线性量测变换滤波器更新GLMB分布中的高斯分量,有效提高扩展目标状态估计精度。然后,通过对数加权融合策略,构造联合似然函数,综合衡量扩展目标和量测单元之间的相似程度。最后,基于吉布斯采样,提出快速计算扩展目标状态后验概率密度的方法,有效提高数据关联的准确率和计算效率。仿真实验结果表明,所提滤波器能够有效估计不同形状的多扩展目标状态,且在杂波环境下具有稳定的势估计。     

基于地理信息的地面运动目标跟踪方法

为了提高地面运动目标跟踪精度,提出了基于地理信息约束的变结构交互多模(VS-IMM)的目标跟踪算法。通过建立地理信息系统约束地面目标运动状态,并利用目标转弯曲线模型确定滤波器中机动目标的时变运动模型集,采用地理信息约束的变结构交互多模算法可更符合实际进行地面目标机动跟踪。针对机场地面机动目标的仿真结果表明,给出的地理条件约束的目标跟踪算法比现有交互多模算法具有更好的性能。     

基于机动检测的参数自适应跟踪算法

在机动目标跟踪中,传统当前统计模型卡尔曼滤波算法对弱/无机动目标跟踪精度不高,对突发机动跟踪精度显著下降,且跟踪性能受限于先验参数.针对上述问题,本文提出一种基于机动检测的参数自适应机动目标跟踪算法,算法利用新息的概率分布特性构建双阈值检测门限,依据检测结果进行参数自适应调整.首先,利用加速度预测误差方差信息,自适应调...