改进的交互式多模型粒子滤波跟踪算法

通常的交互多模型卡尔曼滤波(IMMKF)或交互多模型扩展卡尔曼滤波(IMMEKF)对于非高斯问题无能为力;对于非线性问题,其性能不及交互多模型粒子滤波算法(IMMPF)。粒子滤波能够处理非线性/非高斯问题,其与交互式多模型结合用来获得更好的跟踪性能。然而,粒子滤波的主要问题是巨大的计算量,由于粒子滤波通常采用大量的粒子数目,将带来很大的计算负荷。该文提出了一种改进的交互多模型粒子滤波算法,其利用多模型综合使用了卡尔曼滤波和粒子滤波,与常规交互式多模型粒子滤波(IMMPF)相比,大大改善了计算效率。对于非线性/非高斯问题,其性能与IMMPF相当;对于线性问题,其性能与IMMEKF相当,并优于IMMPF的性能。     

IMM迭代扩展卡尔曼粒子滤波跟踪算法

该文提出了一种交互式多模型(IMM)迭代扩展卡尔曼粒子滤波机动目标跟踪算法。该算法在多模型中使用了改进的粒子滤波器,通过对迭代扩展卡尔曼滤波(IEKF)的测量更新按照高斯牛顿方法进行修正,减小了非线性滤波带来的线性化误差,然后利用修正的IEKF来产生粒子滤波的重要性密度函数,使其融入最新观测信息。最后将所提算法与交互式多模型粒子滤波(IMMPF)进行了比较,仿真结果表明该算法具有更好的跟踪性能。     

适于无源阵列跟踪机动目标的IMM-PF算法

针对无源阵列对机动目标跟踪效果较差的问题,在融合交互式多模型和粒子滤波方法的基础上,提出了一种基于粒子滤波的交互多模型(IMM-PF)算法.该算法采用多模型结构以跟踪目标的任意机动;各模型采用粒子滤波算法,以处理非线性、非高斯问题.各模型中相对固定数目的粒子群经过相互交互、粒子滤波后再进行重抽样以减少滤波退化现象.与典型的交互式多模型算法(IMM-KF)进行了比较,计算机仿真结果证实了新算法的正确性和有效性.     

被动传感器阵列中基于粒子滤波的目标跟踪

针对被动传感器阵列中的机动目标跟踪问题,该文提出了一种基于多模Rao-Blackwellized粒子滤波的机动目标跟踪新方法。算法首先基于Rao-Blackwellization理论将机动目标跟踪问题划分为模型选择和目标跟踪两个子问题;采用多模Rao-Blackwellized粒子滤波对目标运动模型进行选择,扩展Kalman滤波对目标进行更新,有效降低了抽样粒子状态维数,节省了计算时间;最后,建立了被动传感器阵列的非线性观测模型。实验结果表明,提出方法可以有效地对目标模型进行选择,算法的跟踪性能及稳定性要好于交互多模型(IMM)方法。     

基于IMM-UKF的机动目标跟踪方法

针对目标运动模式的不确定性和运动模型的非线性问题,提出基于无味卡尔曼滤波器的交互式多模型方法。该算法采用匀速运动模型、匀加速运动模型、已知转弯角速度的匀速率转弯模型和“当前”统计模型作为模型集,用无味卡尔曼滤波实现非线性状态估计。仿真结果表明,该算法比传统的交互式多模型算法具有更高的跟踪性能。     

基于IMMCKF的机动目标跟踪算法

针对非线性机动目标跟踪中滤波器易发散、跟踪精度低等问题,将容积卡尔曼滤波器(CKF)引入到交互式多模型算法(IMM)中,设计了交互式多模型容积卡尔曼滤波算法(IMMCKF)。该算法采用Markov过程描述多个目标模型间的切换,利用CKF滤波器对每个模型进行滤波,将各滤波器状态输出的概率加权融合作为IMMCKF的输出。仿真结果表明,与IMMUKF算法相比,IMMCKF算法跟踪精度更高,模型切换速度更快,计算量更小,该算法具有重要的工程应用价值。     

用于非线性机动目标跟踪的新型IMM算法

针对在非线性机动目标跟踪中存在的滤波器易发散、机动检测有延迟等问题,把Unscented Kalman Filter(UKF)引进到交互多模型算法(IMM)中,设计了交互多模型UKF滤波器。并利用目标运动模型集概率的相对变化率设计了自适应交互多模型UKF滤波器,最后进行了计算机仿真。蒙特卡罗仿真结果表明,两种滤波算法都具备UKF滤波器精度高、稳定性好、不易发散的优点,同时不需了解目标机动的先验信息,适合于实际应用;并且自适应交互多模型UKF滤波器具有更好的跟踪效果。     

一种基于多普勒频率变化率单站无源定位的改进跟踪滤波算法

IMM-PF算法巨大的计算量影响跟踪的实时性,IMM-UKF由于线性化误差使得精度不高.针对这些问题,本文在基于多普勒频率变化率的单站无源定位问题的基础上提出了一种改进的交互式多模型滤波算法（IMMEK-UKFPF）,利用不同的模型匹配不同类型的滤波器,充分发挥了卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波以及粒子滤波各自的优点.仿真结果表明该算法减少了跟踪定位所用时间,提高了计算效率,同时具有良好的跟踪性能和较强的鲁棒性.     

强跟踪多模型估计器

本文提出了一种基于最小二乘估计的强跟踪滤波器(STF)单重渐消因子求解方法.从参数自适应与模型自适应有机结合的角度出发,将STF与交互式多模型算法(IMM)相结合,设计了强跟踪交互式多模型估计器(STMME).仿真表明:STMME在跟踪机动目标时,对速度,加速度的跟踪精度明显优于传统的IMM,在自适应估计领域有着较好的应用前景.     

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。     

民机空中交通警戒与防撞系统目标跟踪算法

空中交通警戒与防撞系统(TCAS)是航空电子综合环境监视系统的一个重要组成部分,它能有效降低空中飞行器间的碰撞威胁,对于提高飞行安全有着非常重要的意义。TCAS是一种不依赖地面设备的空中交通防撞系统。它能够探测在其领域内装有空中交通管制应答机的飞机,向驾驶员报告潜在的相撞目标。目标跟踪是TCAS的一个重要模块,能提供目标的飞行状态信息,并对目标的未来飞行状态进行预测。对空中目标进行稳定、高精确度的跟踪是目标跟踪模块的重要任务。本文介绍了基于扩展卡尔曼和交互式多模型(IMM-EKF)的目标跟踪算法,实现对目标的精确跟踪。通过仿真验证,证明算法能实现精确的目标跟踪,对防止空中相撞起到了积极作用。     

改进的交互式当前统计模型算法

交互式多模型(IMM)算法是一种有效的机动目标跟踪算法,但其性能与模型的选择、个数以及参数有关,而当前统计模型(CSM)是一种模型自适应的方法.因此,利用CSM为IMM提供模型,提出一种改进的交互式当前统计模型算法.仿真结果表明,该算法能有效地提高机动目标跟踪精度.     

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。     

被动跟踪中模糊变结构交互多模型算法

在对机动目标进行被动跟踪时,为了提升跟踪效果,提出了一种基于最小二乘的模糊变结构交互多模型算法.首先,对于被动跟踪中状态与量测之间存在的非线性关系,算法采用最小二乘原理对角度量测进行预处理,降低非线性量测方程的线性化误差.然后,针对交互多模型算法中固定结构的模型集带来的局限性,算法引入模糊推理规则以进行模型集自适应,减...     

一种新的基于粒子滤波的多模型跟踪算法

粒子滤波技术通过非参数化的蒙特卡罗模拟方法实现递推贝叶斯滤波,适用于非线性目标运动模型、非线性传感器测量模型和非高斯噪声的目标跟踪。但需已知目标和量测模型,而实际情况往往难以满足此条件。交互多模型算法(IMM)依据各模型对目标前一时刻状态估计的方差,确定各模型在当前时刻状态下存在的概率,利用各模型对目标状态估计的加权和,确定目标的状态。本文采用粒子滤波代替IMM算法中各模型的Kalman滤波,将粒子滤波与IMM的优点相结合。同时,采用UKF(UnscentedKalmanFilter)产生粒子,由于考虑了当前量测,使得粒子的分布更加接近后验概率分布,用较少的粒子就可以逼近目标的真实状态。仿真实验结果表明,本算法可用于标准IMM算法无法实现跟踪的复杂情形,而且使用的粒子数目仅是同类算法的二十分之一。     

基于路侧激光雷达的多目标检测与跟踪算法

为了检测与跟踪城市交叉口复杂环境下的道路目标,提出一种基于路侧激光雷达的多目标检测与跟踪算法。首先利用背景减除法滤除背景点云,随后融合5帧点云并利用曲率体素聚类算法检测目标得到3 D包围盒信息,之后通过自适应阈值的双门控和生存周期管理策略,有效提升关联精度并减少了目标丢失和误检,最后利用交互式多模型无迹卡尔曼滤波(IMM-UKF)和联合概率数据互联(JPDA)的融合算法完成道路目标的跟踪。试验结果表明,该算法在保证检测和跟踪性能基础上满足实时性要求,具有工程实用价值。     

角速度估计自适应的IMM三维目标跟踪算法

为了解决三维空间内的机动目标跟踪问题,提出一种基于常速模型和带约束常速率协同转弯模型(CSCT模型)的交互式多模型算法;同时为了解决目标的机动不确定性问题,针对CSCT模型提出一种类似卡尔曼滤波的方法实时精确地估计目标转弯角速度。综合考虑目标角速度的估计值和估计方差,提高目标跟踪的收敛速度,尽可能地减小滤波角速度与机动目标真实角速度之间的误差,最终明显提高了目标跟踪精度。Monte-Carlo 200次仿真结果表明了该算法在性能上有明显提升,对三维机动目标跟踪效果显著,并证实了该方法的实用性。     

基于改进自适应IMM-UKF算法的水下目标跟踪

针对现有自适应交互式多模型算法(AIMM)在水下目标跟踪过程中模型切换和跟踪精度上的不足,该文结合无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,提出一种改进的AIMM-UKF算法。该算法在自适应修正马尔可夫转移概率矩阵的基础上,利用判定窗对其进行二次修正,实现匹配模型概率的快速增大和对非匹配模型的抑制。仿真结果表明,改进算法相比原有自适应算法,能更加充分地利用后验信息,拥有更好的模型切换速度,跟踪精度提升约24%。     

基于MWF的非线性Volterra滤波

结合Volterra滤波的多人单出(MISO)模型,本文将多级维纳滤波(MWF)应用于非线性Volterra滤波,提出三种实现结构及其降秩滤波算法.MWF将期望信号连续投影到正交的低维子空间,利用嵌套的一组标量维纳滤波器实现滤波,避免求解观测矢量的自相关矩阵及其逆;而基于MWF的降秩滤波算法不需要进行计算复杂的特征值分解.结合中继卫星信道的非线性均衡对算法进行仿真,仿真结果表明三种结构均可以很好地收敛;降秩算法在减小运算量的同时,性能接近全秩算法.     

一种改进的多普勒雷达跟踪算法

多普勒雷达能够获得目标位置量测的同时,还能获得多普勒量测,即目标径向速度.为解决多普勒雷达量测处理算法过程复杂、计算量大的问题,本文提出一种用不敏卡尔曼滤波处理多普勒量测的改进方法对多普勒雷达量测直接在混合坐标系下进行非线性滤波,实现过程简单,计算量小.仿真结果表明该算法能够达到序贯扩展卡尔曼滤波和序贯不敏卡尔曼滤波算法的状态估计精度,并且明显改善估计的一致性.