扩展卡尔曼滤波在无源定位中的应用研究

阐述了卡尔曼滤波(KF)和扩展卡尔曼滤波(EKF)的原理和方法,建立了无源定位系统的状态模型和观测模型,推导了将非线性观测模型线性化,并利用EKF进行递推滤波估计的步骤和公式。通过计算机仿真,验证了运用EKF算法解决基于方位角及其变化率测量信息的无源定位方法,结果表明,运用EKF滤波算法,可以实现单观测站对运动目标的无源定位,初始状态估计误差对定位收敛的性能有较大影响。     

扩展卡尔曼滤波在目标跟踪中的应用研究

扩展卡尔曼滤波在非平稳矢量信号和噪声环境下具有广泛的应用,针对机动目标运动模型的特点,采用基于扩展卡尔曼滤波的算法对运动目标进行跟踪处理,该算法首先建立了运动目标的状态模型和观测模型,然后对观测数据进行滤波和误差估计处理,最后通过计算机的蒙特卡洛仿真得到了滤波轨迹和运动目标的距离和角度误差,仿真结果表明,扩展卡尔曼滤波算法具有很好的目标跟踪性能.     

基于粒子滤波的机载单站无源跟踪算法

针对空中观测平台对远距离海面慢速运动目标定位跟踪这一非线性估计问题,介绍了专门处理非线性估计问题的粒子滤波算法,将粒子滤波算法(Particle Filter,PF)应用于机载单站无源定位跟踪问题,有效提高了对慢速运动目标的单站无源定位跟踪性能,解决了传统的扩展卡尔曼滤波算法在非线性估计时存在收敛速度慢的问题。通过与扩展卡尔曼滤波算法的仿真比较表明,粒子滤波算法可实现对慢速运动目标的高精度定位跟踪,且性能优于扩展卡尔曼滤波算法。     

机载红外搜索跟踪系统被动定位滤波算法研究

首先用扩展卡尔曼滤波算法构建了机载红外搜索跟踪系统被动定位滤波模型．然后针对该滤波算法要求先验的噪声统计及存在系统观测模型线性化误差影响滤波精度的特点．利用虚拟噪声技术，提出了适合于红外搜索跟踪系统被动定位的自适应扩展卡尔曼滤波算法。该算法实时地估计了虚拟噪声的统计特性，减小了线性化误差，提高了非线性滤波的精度。仿真结果表明，在完全相同的初始条件下，自适应扩展卡尔曼滤波对目标距离和速度的估计结果明显优于扩展卡尔曼滤波，此算法具有很高的工程应用价值。     

一种基于角度和时差信息的改进型滤波算法

联合角度（DOA）信息和时差（TDOA）信息对运动目标进行多站无源定位实质上是一种非线性估计问题。文章基于DOA和TDOA信息，提出了二种多站对三维空间目标进行定位跟踪的修正增益扩展卡尔曼滤波（MGEKF）算法，文中分别推导了角度观测方程和时差观测方程的修正增益函数。计算机仿真表明该算法的定位精度和稳健性能均要高于扩展卡尔曼滤波（EKF）算法。     

双被动雷达交会跟踪的精度分析与跟踪算法

多平台的被动传感器交会(融合)跟踪系统的功能就是将呈网状分布的多被动传感器测量到的目标的角度量测信息进行融合,以得出目标的运动状态.本文基于无偏估计的Cramer-Rao 不等式,分析了运动平台上的双被动雷达交会跟踪目标时不同通信带宽情况下的估计精度问题,并且建立了对机动目标交会跟踪的扩展卡尔曼滤波(EKF)跟踪算法.     

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。     

外辐射源定位中的修正增益扩展卡尔曼滤波

针对基于外辐射源的固定单站无源定位问题,给出了一种对运动目标进行定位跟踪的改进型滤波算法。文中首先建立目标角度信息、直达波与散射波的时间差信息以及多普勒频移信息的观测方程,并推导了每个观测方程的修正增益函数,然后利用多个时刻的观测值扩充了观测方程,从而给出了一种基于扩充观测方程的修正增益扩展卡尔曼滤波（MGEKF）算法。经过计算机仿真验证,该算法可以提高定位精度,并能有效地抑制滤波发散。     

固定单站对三维运动辐射源无源定位算法及可观测性分析

实现固定单站对运动辐射源无源定位,传统的方法是测量TOA和DOA。本文将方位角变化率测量信息也引入该定位问题,提出了基于MGEKF(修正增益扩展卡尔曼滤波),对三维运动辐射源的无源定位跟踪算法。通过推导伪线性测量方程,本文进行了测量TOA和DOA对三维运动目标无源定位的可观测性分析。最后给出了计算机仿真结果。     

基于角度划分的2D传感器三维跟踪定位算法

根据2D传感器的扫描特点和观测信息,建立了单站2D传感器对三维运动目标的观测模型,基于该模型提出了三维匀速运动目标的仰角参数化扩展卡尔曼滤波算法。此算法将传感器的仰角观测范围划分为若干个子区间,对各仰角子区间执行并行独立的EKF跟踪算法,并根据滤波结果动态更新各滤波器的权值,最后融合各EKF估计值得到最终的目标状态估计。计算机仿真结果证明了该算法在2D传感器对三维空间内目标跟踪定位时的有效性和优越性。     

一种单机对固定目标的无源定位方法

首先分析了对固定辐射源进行定位的2种模型:利用测角信息对固定辐射源的单站无源定位;利用角度及其变化率信息对固定辐射源的单站无源定位。分别对这2种定位方法进行分析,并通过推广卡尔曼滤波(EKF)算法对上述定位算法进行比较,加入角度变化率不但可以对目标瞬时定位,而且可以实现比只测向定位更高的定位精度。     

固定单站对运动辐射源的无源定位

固定单站对运动辐射源的无源定位是电子战领域的一个新课题。传统方法主要是利用到达方位角(DOA)信息对辐射源进行测向交叉定位,但由于该方法对测角精度的敏感性,仅利用DOA信息会导致定位精度低、算法收敛时间长等不良后果;文章详细分析了三维运动辐射源的特点,建立了一个数学模型,并结合方位角变化率采用基于MGEKF的定位算法,进行单站定位,这种算法提高了对运动辐射源目标的定位精度。     

角跟踪法实现相差率测量单站定位

在介绍了目前诸多单站定位方法后,探讨了干涉仪相差率测量条件下采用角跟踪方法实现辐射源单站定位的原理、方法,并结合测量误差的实际,通过EKF仿真证明该方法实现的收敛速度和误差容限都较好,最后总结了工程实施中可能需要注意的问题。     

基于TOA和DOA的固定单站无源雷达跟踪方法

单个固定观测站在被动条件下接收运动辐射源信号的到达时间(TOA)和角度(DOA)实现对其跟踪定位,由于其系统隐蔽性好、布站机动灵活受到广泛关注。针对以往利用TOA差分和DOA跟踪定位稳定性和精确度较差的情况,提出一种在辐射源已知的固定重复周期条件下对TOA取模,再结合DOA信息实现对辐射源的扩展卡尔曼定位跟踪滤波方法。仿真表明,该方法可以达到克拉美-罗下限(CRLB),具有高的定位成功概率。     

UKF算法在单站无源定位与跟踪中的应用

提出了相位差与无迹卡尔曼(UKF)算法相结合的单站无源定位方法。把2个相互正交的相位干涉仪测量出目标辐射电磁波的相位差信息作为观测量,采用UKF滤波算法加以处理,对粗略定位结果进行修正和平滑,逐步估计出目标的位置和速度,来实现对辐射源目标的快速高精度无源定位。UKF与传统的EKF滤波算法相比,不用计算雅克比矩阵,实现简单,且有更高收敛速度和定位精度。     

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。     

基于UT的混合粒子滤波单站无源定位算法

为利用无源固定单站对运动辐射源快速定位,将粒子滤波和UT(unscented transformation)应用于单站无源定位,给出了一种基于UT的角度约束采样混合粒子滤波无源定位算法,该算法从UKF滤波得到建议分布,从该建议分布采样时引入角度测量对状态变量的约束,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.与EKF、UKF(unscented kalman filter)以及基于EKF的混合粒子滤波算法的仿真比较表明,本文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,估计误差可以接近Cramer-Rao下界.     

固定单站对机动红外辐射源的无源定位研究

文章在现有单站无源定位技术的基础上,介绍了一种根据红外辐射在大气中的传输特 性,提出机动空中辐射源的单站无源定位方法,并且给出了它的EKF型的直接递推估计算法,通过计算机仿真验证了该方法的正确性及有效性,该方法可应用于抗低空突防和反隐身目标的空防系统中。     

基于虚拟参考站的同步三星时差定位系统广域差分校正算法

星历误差是导致同步三星时差定位系统定位误差的主要因素,该文针对传统差分校正算法在远离参考站区域对星历误差校正精度差的问题,提出一种基于虚拟参考站(VRS)的广域差分校正算法。首先证明两参考信号时差的差分残差近似为两参考站连线方向的线性函数;然后利用已有参考站的位置信息和参考信号的时差观测值,在目标辐射源位置处通过线性拟合构造一个VRS;最后将目标辐射源与VRS的时差观测值进行差分,从而实现对星历误差的高精度校正。仿真结果表明,相比传统差分校正算法,该方法可大范围消除星历误差对同步三星时差定位系统定位精度的影响,且定位精度可逼近CRLB。