基于PHD的多目标检测前跟踪改进方法

基于概率假设密度粒子滤波的多目标检测前跟踪方法(PF-PHD-TBD)存在目标数目估计不准确、状态估计精度不高等问题。借鉴Rao-Blackwellised粒子滤波(RBPF)将目标的状态空间进行降维分解,分别采用线性与非线性滤波器进行跟踪的思想,在PF-PHD-TBD的预测与更新过程中采用RBPF方法,以最优卡尔曼滤波对目标速度分量进行处理,以粒子滤波对位置分量进行处理,显著降低了运算复杂度,相比仅使用粒子滤波时过分依赖目标位置信息的缺点,充分利用了位置与速度之间的关联特性,提高了目标数目估计的准确度和状态估计的精度。最后用仿真实验验证了所提方法的有效性。     

杂波背景下基于概率假设密度的辅助粒子滤波检测前跟踪改进算法

在杂波背景条件下,现有的基于概率假设密度(PHD)滤波的粒子滤波检测前跟踪(TBD)算法,存在对密集多目标数目估计不准,使用粒子数目较多会造成维数灾难的问题。因此,该文引入两层粒子的概念,将基于平行分割(PP)理论的辅助粒子滤波(APF)应用于基于概率假设密度的检测前跟踪 (PHD-TBD)算法中,提出基于概率假设密度滤波的平行分割辅助粒子滤波检测前跟踪(APP-PF-PHD-TBD)算法以提高目标数目及状态估计精度。仿真实验证明,相对于现有基于PHD的粒子滤波检测前跟踪算法,该算法在目标数目和状态估计精度上具有显著的性能优势,在密集目标场景下,优势尤为突出。最后,利用导航雷达实测所得海杂波背景数据证明,该算法在应用中性能更加优异。      

基于粒子滤波与多特征融合的视频目标跟踪

提出了一种基于粒子滤波和多特征融合的视频目标跟踪方法.以粒子滤波为跟踪框架,根据颜色跟踪中存在的问题提出将颜色与目标运动信息融合,利用融合后的信息确定粒子的权值.利用重采样策略缓解退化现象对粒子滤波的影响.针对2段不同的视频进行了不同算法的仿真与性能的比较,实验结果表明,本文方法在计算量增加不多的情况下大大改善了跟踪的性能与鲁棒性,尤其当目标与背景颜色相近时仍然能够准确地对目标进行跟踪.     

弱目标箱粒子标签多伯努利多目标检测与跟踪算法

针对红外弱目标追踪问题,提出箱粒子标签多伯努利多目标检测与追踪(Box particle Labeled Multi-Bernoulli Detection and Tracking, BOX-LMB-DT)算法,该算法首先通过使用均值滤波对获得的灰度图像进行降噪处理;其次,通过将所有像素处依强度大小进行排序,选出强度较大的区域作为当前时刻的区间量测;最后利用箱粒子标签多伯努利滤波(Box-Labeled Multi-Bernoulli Filter, Box-LMB)器对目标进行跟踪。仿真结果表明,本文所提箱粒子标签多伯努利多目标检测与追踪算法能够对多目标的航迹和状态进行稳定有效的跟踪,且在相同条件下,相较于区间量测下的LMB粒子滤波,达到相同的追踪性能时BOX-LMB滤波运算效率提升了22.59%。     

基于协方差描述子的红外目标粒子滤波跟踪算法

针对传统协方差矩阵跟踪方法中不能捕获目标旋转变化的问题,提出了一种基于椭圆协方差矩阵的红外目标辅助粒子滤波跟踪方法.首先对矩形协方差矩阵进行扩展,构建了椭圆协方差矩阵描述子,能有效适应目标的尺度和旋转变化,有效提高了目标模型的分辨能力.进而采用改进的李群结构来进行距离度量.在贝叶斯跟踪框架下,采用辅助粒子滤波采样粒子,解决了粒子滤波采样时由于没有利用观测值而造成粒子不能完全覆盖在目标位置附近的问题,最终实现了红外目标的准确定位.实验结果表明该算法简单有效,能准确跟踪尺度和旋转变化的红外目标.     

基于斑马图的天基雷达PRF设计

针对三维弹道目标,给出了一种有效的基于粒子滤波的跟踪算法。这种算法以标准的粒子滤波算法为基础,根据贝叶斯原理利用局部线性化技术获得最佳近似的重要性密度函数以避免粒子退化现象,并且利用 Metropolis-Hastings(MH)采样构造的马尔科夫链得到更加符合目标分布的样本,从而最小化重采样后的粒子枯竭问题。此外,这里采用 Kullback-Leibler 距离(KLD)指标对不同粒子滤波算法的性能进行评估。仿真结果表明,该三维弹道目标跟踪算法粒子群与参考粒子群(近似真实目标概率分布的粒子群)之间的KLD比标准粒子滤波与参考粒子群之间的KLD更小,因此,能获得比标准粒子滤波算法更好的跟踪效果。     

基于PHD滤波的箱粒子划分多目标跟踪算法

针对现有箱粒子概率假设密度(BOX-PHD)滤波存在箱粒子冗余问题,提出一种箱粒子划分的概率假设密度滤波多目标跟踪算法。该算法在目标状态估计的更新阶段之前,将预测得到的每一个箱粒子划分成多个箱粒子,从而得到等价的箱粒子集,然后对这些箱粒子集的权值利用区间量测进行更新,从而估计目标的状态及数目。该划分由于将箱粒子划分更小,能更好地利用区间量测信息,可以有效避免箱粒子因压缩不足而导致的估计有偏情况。仿真结果表明所提方法可以有效地提高目标的跟踪性能。     

基于嵌入式多核DSP 系统的并行粒子滤波目标跟踪

目标跟踪中的伺服系统需要极低的跟踪延时,由于粒子滤波跟踪算法固有的庞大计算量使得目标跟踪的精度大受影响。提出了一种粒子滤波跟踪算法在多核DSP 系统中的快速实现方法。首先,利用DSP 片上的包加速器来降低以太网相机的采集延时以及CPU 占用率,CPU 占用率从31%降低到10%;其次,通过手动操作高速缓存的刷新和实效,解决了多核同时共享图像数据带来的存储器一致性问题,多个核能通过高速缓存快速获取图像数据;最后,通过在多核核心上设置代理任务的方法,建立了一种多核并行计算的机制。粒子滤波算法中计算复杂度高的运算阶段被分配到多个核心上同时运算,实现了算法的低延时。实验结果显示8 核加速比达到7 倍以上,优于开放多处理标准 OpenMP 的并行优化效果。     

基于卡尔曼粒子滤波的目标跟踪算法

目标跟踪在计算机视觉领域有着重要的应用。文中在对运动目标跟踪算法进行研究之后,应用卡尔曼粒子滤波算法进行运动目标的跟踪,同时利用Matlab 对卡尔曼滤波算法、粒子滤波算法及卡尔曼粒子滤波算法进行了实验仿真。实验结果表明,运用卡尔曼粒子滤波算法能够更快、更准确地对运动目标进行跟踪,可将其广泛应用于目标跟踪中。     

基于粒子滤波的红外目标跟踪新算法

粒子滤波是一种在非线性和非高斯情形下进行状态估计的有效方法。提出一种基于粒子滤波的红外目标跟踪的新算法。阐述了粒子滤波算法的原理,将粒子滤波引入到红外目标跟踪中。考虑到传统的粒子滤波跟踪算法存在计算量大,误码多的缺点,对传统算法进行了改进。对采样粒子进行优化选择,改进了重采样环节。实验结果表明,改进算法较传统粒子滤波算法能更准确,更有效的跟踪红外目标。     

基于深度特征表达与学习的视觉跟踪算法研究

该文针对视觉跟踪中运动目标的鲁棒性跟踪问题,将深度学习引入视觉跟踪领域,提出一种基于多层卷积滤波特征的目标跟踪算法。该算法利用分层学习得到的主成分分析(PCA)特征向量,对原始图像进行多层卷积滤波,从而提取出图像更深层次的抽象表达,然后利用巴氏距离进行特征相似度匹配估计,进而结合粒子滤波算法实现目标跟踪。结果表明,这种多层卷积滤波提取到的特征能够更好地表达目标,所提跟踪算法对光照变化、遮挡、异面旋转、摄像机抖动都具有很好的不变性,对平面内旋转也具有一定的不变性,在具有此类特点的视频序列上表现出非常好的鲁棒性。     

将粒子残差一致性度量的滤波算法用于纯方位被动跟踪

在低信扰比条件下的纯方位被动跟踪中,针对量测似然度评估粒子权重的方式对于滤波结果的不利影响,提出了一种基于粒子残差一致性度量的粒子滤波算法.首先,利用粒子残差实现采样粒子由状态空间到量测空间的映射变换;在此基础上,通过置信度距离和置信度矩阵的构建及求解,完成对于粒子权重的合理度量.新的粒子权重评估方法实现了对于最新量测信息及粒子间蕴含冗余和互补信息的充分提取和利用,使得粒子权重度量结果更加稳定和可靠.最后,仿真实验验证了算法的有效性.     

结合幅度信息的粒子滤波机动目标被动跟踪

为提高杂波条件下的机动目标被动跟踪的性能,提出了一种新的粒子滤波目标被动跟踪算法。在声纳的输出端,提取信号的幅度信息(AI),建立多模型对转弯机动目标进行状态估计,以粒子滤波算法作为基本跟踪滤波算法,将AI与概率数据关联(PDA)算法中的似然比相结合,详细推导了结合AI的粒子滤波目标被动跟踪算法(PF-AI)实现的具体过程。在同一被动目标跟踪场景,同时使用单纯PDA算法、结合辅助信息的PDA算法和PF-AI进行被动跟踪仿真,分析了轨迹跟踪性能,并使用均方根误差比较了误差性能。仿真结果表明,与两种基于PDA的跟踪算法相比,PF-AI具有更高的跟踪精度,且算法易于实现。     

Target Tracking by Particle Filtering in Binary Sensor Networks

We present particle filtering algorithms for tracking a single target using data from binary sensors. The sensors transmit signals that identify them to a central unit if the target is in their neighborhood; otherwise they do not transmit anything. The central unit uses a model for the target movement in the sensor field and estimates the target's trajectory, velocity, and power using the received data. We propose and implement the tracking by employing auxiliary particle filtering and cost-reference particle filtering. Unlike auxiliary particle filtering, cost-reference particle filtering does not rely on any probabilistic assumptions about the dynamic system. In the paper, we also extend the method to include estimation of constant parameters, and we derive the posterior Cramer-Rao bounds (PCRBs) for the states. We show the performances of the proposed methods by extensive computer simulations and compare them to the derived bounds.     

一种基于EPF滤波的三维单站无源定位算法研究

利用频率变化率、方位角及俯仰角信息,提出一种对固定辐射源的三维单站无源定位算法。该方法通过质点运动学原理,得出目标辐射源的位置,之后采用EPF滤波算法进行处理,对粗略定位结果进行修正和平滑,逐步估计出目标的位置。EPF（ExtendedParticleFilter）滤波是将EKF（ExtendedKalmanFilter）算法作为重要性函数的一种粒子滤波方法。仿真结果表明,基于EPF滤波的单站无源定位算法比传统的EKF滤波算法收敛更快、更稳定,滤波效果更好,定位精度更高,这对无源定位跟踪算法精度的提高和实际应用有很大的意义。     

多平台对单目标的被动跟踪系统研究

由于多平台对单目标的被动系统具有隐蔽性强、实时性好等优点,因此近年来成为电子战领域研究的热点之一。针对多平台观测下的单目标被动跟踪系统进行了研究,首先提出2种跟踪系统结构:一是基于最小二乘(LS)和线性卡尔曼滤波(KF)相结合的伪线性模型系统,二是基于扩展卡尔曼滤波(EKF)并行滤波技术的非线性跟踪系统;其次分别给出具体设计步骤,并在计算机上进行仿真验证。仿真结果表明,基于EKF的非线性并行滤波技术对目标跟踪精度较高。     

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.     

基于权重一致性优化的实时Marginalized粒子滤波算法

针对Marginalized粒子滤波中随机量测噪声对于非线性状态估计精度的不利影响以及线性状态估计中计算量较大问题,提出了一种基于权重一致性优化的实时Marginalized粒子滤波算法.首先,结合量测系统建模中先验信息的提取和利用,通过粒子权重间一致性距离和一致性矩阵的构建,提出了量测提升策略下权重的一致性优化方法,以改善粒子滤波在非线性状态估计中的滤波精度.其次,通过对Marginalized粒子滤波实现中时间更新和量测更新环节的结构优化,给出了实时Marginalized粒子滤波,以降低蒙特卡罗仿真实现下卡尔曼滤波在状态线性估计中的计算复杂度.最后,在两者的动态结合基础上给出了新算法具体实现步骤.利用基于单站雷达目标跟踪仿真场景,分析了算法性能.理论分析和仿真实验结果验证了算法的可行性和有效性.     

一种改进粒子滤波的双站无源定位跟踪算法

在非线性非高斯状态空间下，粒子滤波器是一种有效的非线性滤波算法，它的关键问题包括粒子权重的计算、粒子重采样和状态估计等。本文根据粒子滤波算法思想和双站无源定位跟踪的非线性，将粒子滤波算法用于双站无源定位跟踪问题，给出了一种改进的粒子滤波算法，并对其关键问题根据双站无源定位跟踪的特殊性进行了改进。利用Matlab进行了仿真实验，与最小二乘算法、扩展卡尔曼滤波算法进行了比较，结果表明所提算法定位跟踪精度优于其他方法。     

基于相位差变化率的无源定位技术研究

基于单站无源定位技术研究基础,对相位差变化率定位原理进行了简要介绍,针对相位差变化率定位过程中相位模糊、定位时间长和定位精度低等问题,提出了一种基于MGEKF滤波算法的相位差变化率单站无源定位方法,该方法采用了相位差参数预处理和MGEKF定位滤波算法。经过仿真分析和外场试验验证表明:采用MGEKF定位滤波处理的相位差变化率无源定位方法,可以使单站定位速度和定位精度比传统的只测角定位法提高很多。