改进粒子滤波的无线传感器网络目标跟踪算法

针对粒子滤波(PF)重采样后造成的粒子枯竭现象的问题,提出了一种基于改进重采样的粒子滤波无线传感器网络目标跟踪算法.该算法避免了残差重采样算法中的残留粒子重采样问题,减少了计算时间;通过产生新的粒子,增加了粒子的多样性,从而改善了粒子枯竭现象.仿真实验结果表明:改进重采样的粒子滤波算法提高了目标跟踪精度,降低了跟踪误差.     

改进粒子滤波算法及其应用仿真

针对目标跟踪中粒子滤波算法的估计精度不高、粒子退化问题,文中提出了一种GH．RPF算法．在粒子滤波的基础上,应用高斯．厄米特滤波来产生重要密度函数,同时对重采样采用正则变换以改善采样粒子的多样’生．将该算法应用于非线性、非高斯的目标跟踪中,仿真结果表明,与标准粒子滤波及EKPF相比,该算法的滤波精度更高,具有更高的跟踪性能．     

基于目标跟踪的粒子群粒子滤波算法研究

针对粒子滤波方法在重采样阶段容易造成样本有效性和多样性的损失,导致了样本贫化问题,提出了一种改进的粒子滤波算法.算法将粒子群优化思想引入粒子滤波中,在粒子采样过程前先利用粒子群算法进行优化.粒子群算法将最新观测值融合到粒子进化公式中,大部分粒子经过粒子群优化后,朝着后验概率分布比较密集的区域运动,聚集在最优粒子附近,使粒子的权值被提高,避免了在重新采样过程中被舍弃,进而缓解了样本被贫化问题.目标跟踪系统中的位置估计由于物体运动具有突然性,很难准确估计.采用非线性目标跟踪模型和分时恒定值模型分别研究改进粒子滤波算法对误差均方值的影响.仿真结果表明改进算法与常规粒子滤波算法和扩展卡曼滤波算法相比,更加有效地降低变量的误差均方值,从而提高了滤波性能.     

基于Metropolis-Hastings变异的粒子群优化粒子滤波器

为了解决粒子滤波在粒子数量较少时估计精度不高的问题,提出了一种基于Metropolis-Hastings(MH)变异的粒子群优化粒子滤波算法。该算法将Metropolis-Hastings(MH)移动作为粒子群优化的变异算子,通过将MH变异规则与粒子群的速度-位置搜索过程相结合,使得重采样后的粒子群更接近真实的后验概率密度分布,有效解决了一般的变异粒子群算法容易发散的问题,加快了粒子滤波在序贯估计过程中的收敛速度,提高了其估计精度。仿真试验证明,基于MH变异的粒子群优化粒子滤波算法可以有效地克服粒子贫化现象,改善对非线性系统的跟踪估计效果。     

改进的部分分层式粒子滤波重采样算法

粒子滤波算法由于其处理非线性非高斯的能力优势,目前应用领域非常广泛。然而粒子滤波中存在的粒子退化、样贫等问题同样不容忽视,针对这些问题提出了一种改进的重采样粒子滤波算法。该方法借鉴了部分分层重采样和残差重采样的思路,通过对粒子权值大中小分类,在兼顾粒子多样性的情况下用不同策略分层次复制三个集合样本,从而优化了重采样算法。最后通过与经典粒子滤波重采样算法和其他部分重采样(PR)算法相比,以一维非线性跟踪模(UNG)和二维纯角度跟踪模型(BOT)两个模型的仿真结果验证了所提算法的滤波性能和有效性。     

改进重采样的高斯粒子滤波定位技术

针对粒子滤波算法中仍然存在的样本匮乏现象,在高斯滤波的基础上,提出了一种改进重采样的高斯粒子滤波(IR-GHPF)算法.经过新的重采样后的粒子包含了更多相邻粒子的状态信息,提高了粒子的多样性.将此算法应用于无线定位系统中,仿真结果表明,该算法在NLOS环境下仍然具有较高的估计精度,其定位性能优于粒子滤波算法和高斯粒子滤波算法.     

高斯粒子滤波检测前跟踪方法

针对低信噪比条件下微弱目标的检测和跟踪,提出了一种高斯粒子滤波检测前跟踪（TBD）方法。该方法采用高斯粒子滤波递归地估计目标的状态,结合固定样本长度（FSS）似然比检验实现了对微弱目标的检测和跟踪。由于避免了粒子滤波TBD方法中的重采样过程,高斯粒子滤波TBD方法没有采样枯竭现象,算法复杂度小。仿真实验表明,该算法对微弱目标具有良好的实时检测和跟踪性能。     

基于人工鱼群的无轨迹粒子滤波算法

针对粒子滤波算法中粒子退化现象及重采样所带来的粒子贫化问题,提出一种基于人工鱼群的无轨迹粒子滤波算法。采用无轨迹变换选取优化的重要性密度函数,将人工鱼群的智能思想引入到粒子滤波中代替重采样过程,通过觅食、聚群和追尾行为找到全局最优位置,驱动粒子向最优点靠近,从而增加粒子多样性。仿真结果表明,与传统的无轨迹粒子滤波和常规粒子滤波相比,该算法在估计精度上有显著的提高。     

一种基于小生境技术的群智能粒子滤波算法

针对基本粒子滤波存在严重的退化问题和重采样技术导致粒子枯竭的问题,提出一种新型粒子滤波算法——基于小生境技术的群智能优化粒子滤波算法.通过多模寻优增强粒子的多样性和寻优能力,使得采样后的粒子向高似然区域移动,从而有效地提高了系统状态估计精度.仿真实验表明,该算法是有效而稳定的.     

改进型粒子滤波算法在多站纯方位被动跟踪中的应用

针对多站纯方位被动定位与跟踪问题,给出了一种基于均匀重采样和带白适应因子的改进型粒子滤波算法．首先,基于无迹卡尔曼（UKF）粒子滤波器,将参考分布融入最新观测信息,得到符合真实状态的后验概率分布：借助重采样和使用鲁棒估计,改善了粒子滤波的退化问题．其次,引入自适应因子以调整UKF的状态模型协方差与观测模型协方差的比例,得到较高精度的概率分布．仿真结果表明,改进的粒子滤波算法能够实现多站纯方位被动跟踪,比传统非线性滤波器有更高的跟踪精度．     

Intelligent video target tracking using an evolutionary particle filter based upon improved cuckoo search

The aim of this paper is to propose an evolutionary particle filter based upon improved cuckoo search algorithm which will overcome the sample impoverishment problem of generic particle filter. In our proposed method, improved cuckoo search (ICS) algorithm is embedded into particle filter (PF) framework. Improved cuckoo search algorithm uses levy flight for generating new particles in the solution and introduced randomness in samples by abandoning a fraction of these particles. The second important contribution in this article is introduction of new way for tackling scaling and rotational error in object tracking. Performance of proposed improved cuckoo particle filter is investigated and evaluated on synthetic and standard video sequences and compared with the generic particle filter and particle swarm optimization based particle filter. We show that object tracking using improved cuckoo particle filter provides more reliable and efficient tracking results than generic particle filter and PSO-particle filter. The proposed technique works for real time video objects tracking.     

进化粒子滤波算法及其应用

样本贫化现象是应用粒子滤波算法的一个主要障碍,对估计长时间维持不变量的影响尤为严重.通过分析产生该现象的原因,本文引入进化规划算子构成进化粒子滤波算法,增加样本集的多样性而缓解样本贫化现象的影响,改善其估计与跟踪能力,仿真结果显示所提出的算法是可行的.     

基于萤火虫优化粒子滤波的新型机动目标跟踪算法

交互式多模型粒子滤波算法需要多个模型才能对强机动目标进行跟踪,并且粒子滤波的重采样会导致粒子贫化现象,针对该问题提出一种新型机动目标跟踪方法.该方法首先将萤火虫群体的吸引和移动机制引入粒子滤波;再将改进粒子滤波引入交互式多模型中,通过智能寻优的方式提高交互式多模型的跟踪精度和稳定性.实验结果表明,相对于IMM-PF,改进方法可以用更少的时间达到同等精度,提高了机动目标跟踪的效率.     

改进粒子滤波算法在目标跟踪中的应用实现

针对移动目标跟踪的非线性、非高斯的特点,本文系统介绍了基于ARMll的嵌入式设备进行移动目标跟踪的应用实现.核心应用算法使用改进的粒子滤波算法,其中粒子滤波算法的改进采用对粒子加权以及重新采样,以克服样本贫化现象和区分粒子的重要性程度.然后闸述了将粒子滤波算法移植到嵌入式设备以实现移动目标跟踪的应用需要.     

高斯粒子群优化粒子滤波检测前跟踪算法

针对低信噪比时标准粒子滤波对弱小目标的检测与跟踪时存在的粒子贫乏、跟踪精度对粒子数目要求高等问题,提出一种基于高斯粒子群优化粒子滤波的弱小目标检测前跟踪算法。利用高斯粒子群优化算法优化重采样后的粒子集,使粒子集朝着后验概率密度分布取值较大的区域运动,增加粒子的多样性,克服了粒子贫乏问题,并在保证跟踪精度的前提下降低了跟踪所需要的粒子数目,提高了标准粒子滤波算法的检测和跟踪性能。同时,建立了检测前跟踪系统的观测模型和系统模型,对基于标准粒子滤波检测前跟踪算法和优化算法进行仿真,仿真实验结果表明高斯粒子群优化粒子滤波的检测前跟踪算法相比基于标准粒子滤波的检测前跟踪算法具有更好的检测与跟踪性能。     

强跟踪粒子滤波算法及其在故障预报中的应用

粒子退化和对突变状态的跟踪能力差是粒子滤波在故障预报应用中存在的主要问题. 再采样粒子滤波虽可缓解粒子退化, 但易导致样本贫化; 扩展粒子滤波也可在一定程度上解决退化问题, 但难以跟踪突变状态. 本文提出了强跟踪粒子滤波算法, 将强跟踪滤波引入粒子滤波更新粒子, 产生重要性密度, 缓解粒子退化和样本贫化问题, 提高跟踪突变状态的能力. 仿真结果显示该算法可行并能及时准确地预报系统故障.     

An evolutionary particle filter with the immune genetic algorithm for intelligent video target tracking

Particle filter algorithm is widely used for target tracking using video sequences, which is of great importance for intelligent surveillance applications. However, there is still much room for improvement, e.g. the so-called “sample impoverishment”. It is brought by re-sampling which aims to avoid particle degradation, and thus becomes the inherent shortcoming of the particle filter. In order to solve the problem of sample impoverishment, increase the number of meaningful particles and ensure the diversity of the particle set, an evolutionary particle filter with the immune genetic algorithm (IGA) for target tracking is proposed by adding IGA in front of the re-sampling process to increase particle diversity. Particles are regarded as the antibodies of the immune system, and the state of target being tracked is regarded as the external invading antigen. With the crossover and mutation process, the immune system produces a large number of new antibodies (particles), and thus the new particles can better approximate the true state by exploiting new areas. Regulatory mechanisms of antibodies, such as promotion and suppression, ensure the diversity of the particle set. In the proposed algorithm, the particle set optimized by IGA can better express the true state of the target, and the number of meaningful particles can be increased significantly. The effectiveness and robustness of the proposed particle filter are verified by target tracking experiments. Simulation results show that the proposed particle filter is better than the standard one in particle diversity and efficiency. The proposed algorithm can easily be extended to multiple objects tracking problems with occlusions.     

基于权值优选的改进二阶中心差分粒子滤波算法

针对标准粒子滤波算法难以解决的粒子退化问题和样本贫化现象，提出了基于权值优选的改进二阶中心差分粒子滤波算法。该算法主要从以下两方面进行改进：首先采用二阶中心差分滤波方法通过协方差矩阵的平方根来产生重要性密度函数，从而解决粒子退化问题；然后通过重采样方法的利用权值优选的思想来增加粒子集的多样性，有效避免了样本贫化的现象。仿真结果表明：该算法状态估计结果更加接近目标真实的状态估计，平均均方根误差也更低，跟踪效果更佳，同时保持了较高的运算效率。     

基于高斯粒子CPHD滤波的多目标检测前跟踪算法

针对未知目标数条件下多弱小目标检测前跟踪(TBD)算法鲁棒性较低、运算量较大等问题,提出一种基于高斯粒子势概率假设密度(CPHD)滤波的多目标检测前跟踪算法.运用高斯函数近似目标状态的后验概率密度,采取粒子滤波的方法迭代更新CPHD中各高斯项的均值与协方差,无需重采样,避免了粒子退化和采样枯竭等问题;同时结合检测前跟踪算法的实际情况,得出粒子权值的更新表达式.仿真实验表明,与现有算法相比,所提出算法在降低复杂度的同时,可以更为可靠地传递目标势分布信息,从而提高多弱小目标数目和状态估计的准确性和稳定性.     

粒子滤波理论、方法及其在多目标跟踪中的应用

本文梳理了粒子滤波理论基本内容、发展脉络和最新研究进展, 特别是对其在多目标跟踪应用中的一系列难点问题与主流解决思路进行了详细分析和报道. 常规粒子滤波研究重点主要围绕重要性采样函数、计算效率、权值退化/样本匮乏和复杂系统建模展开. 作为一类复杂估计问题,多目标跟踪一方面需要准确的目标新生/消亡与演变、虚警/漏检等建模技术, 另一方面需要多传感器信息融合、航迹管理等复杂决策方法.暨有限集统计学应用于多目标跟踪后,粒子 滤波进入一个新的发展阶段---随机集粒子滤波.基于不同的背景假设,可以构建不同近似形式的随机集贝 叶斯滤波器并采用粒子滤波实现.但机动目标、未知场景、多目标航迹管理以及跟踪性能评价等仍是多 目标粒子滤波的研究难点和重点.