基于DP-TBD的分布式异步迭代滤波融合算法研究

该文主要运用检测前跟踪动态规划(Dynamic Programming-Track Before Detect)算法解决目标跟踪问题。动态规划(Dynamic Programming, DP)是一种通过对量测空间栅格化处理,然后对离散的量测空间中所有可能的物理路径进行遍历的算法。然而,该算法提供的是一种未经滤波和平滑的点迹序列。随着实际战争环境日益复杂,基于单雷达的DP-TBD算法在信噪比(SNR)较低时跟踪效果不佳。此外,由于DP-TBD算法没有状态误差协方差矩阵,因此无法将不同雷达的点迹序列进行融合。而且由于通信时延和不同的采样周期,不同雷达的数据往往是异步的。为了解决以上问题,该文提出了一种基于DP-TBD的分布式异步迭代滤波融合算法(DynamicProgramming?Fuison, DPF)。该算法分为两步,第1步提出了一种迭代滤波方法对DP点迹进行处理;第2步将不同雷达获得的异步状态估计转化为同步的,接着利用几种分布式的融合方法来获取融合之后的状态估计。仿真结果说明,和单雷达相比,该融合算法可以有效提升目标跟踪的性能,同时,该算法也可以降低航迹丢失率和计算量。      

基于DP-TBD的分布式异步粒子滤波融合算法

主要利用检测前跟踪动态规划(DP-TBD)算法解决目标跟踪问题。动态规划(DP)是一种先通过对量测空间栅格化处理,然后对离散的量测空间中所有可能的物理路径进行遍历的算法。但是该算法提供的是一种未经滤波的点迹序列。此外,基于单雷达的DP-TBD算法在信噪比(SNR)较低时跟踪效果不佳,航迹丢失情况较严重,因此利用基于DP-TBD的多雷达协同探测势在必行。然而,由于DP-TBD算法没有状态误差协方差矩阵,导致无法将不同雷达的点迹序列进行基于各种融合准则的融合。另外,由于多个雷达不同的采样周期和通信时延,导致了各个雷达的数据是异步的。为了解决以上问题,文中提出了一种基于DP-TBD的分布式异步粒子滤波融合算法(DP-PFF)。该算法分为两步,第一步提出了一种适用于DP算法的粒子滤波方法;第二步是将不同雷达获得的异步状态估计转化为同步的并进行基于DCI准则的分布式融合。仿真结果说明,和单雷达相比,该算法显著提升了目标跟踪的性能。同时,该算法也减少了航迹丢失率并且可以显著提升系统的鲁棒性。     

基于多传感器异步数据融合的目标跟踪方法

在具有伪测量次优滤波器的基础上，提出多传感器异步融合的目标跟踪算法。通过蒙特卡罗模拟结果证明了该算法的有效性。     

多传感器异步数据融合算法

由于传感器的采样速率和通信延迟,传感器的不同步问题大大降低了多传感器系统数据融合的精度。研究多传感器异步融合比同步数据融合更为迫切。该文利用误差协方差阵的迹最小准则建立了多传感器异步融合模型,给出了具有普遍意义的多传感器异步融合模型,弥补了目前多传感器异步数据融合仅限于两两传感器的局限性,并从理论上对多传感器异步融合的性能进行了分析。仿真结果表明该异步融合模型是有效的,能够对多传感器的异步数据进行优化处理,并且优于单一传感器的性能。     

一种基于异步数据融合的传感器管理方法

针对多传感器系统存在观测数据过多,数据融合中心处理负担过重的问题,在引入一种基于传感器观测数据序贯处理的最优异步融合算法的基础上,提出一种基于目标协方差控制的传感器选择算法对异步观测数据进行优化组合,从而实现以最小的计算量达到所要求的目标状态估计精度。最后的仿真结果证明了该算法的有效性和可行性。     

基于功率谱流形的信息几何DP-TBD算法

针对复杂杂波背景下目标信杂比起伏而导致的漏检问题,本文结合信息几何检测器的性能优势与动态规划检测前跟踪（Dynamic Programming Track Before Detect,DP-TBD）的多帧信息积累能力,提出了基于功率谱流形的信息几何DP-TBD算法.该算法利用功率谱流形与矩阵流形对偶关系,设计了功率谱信息几何检测器,将信息几何检测器的计算复杂度降低了近两个数量级.通过实测数据实验验证,功率谱DP-TBD算法可实现与矩阵DP-TBD算法相近的检测性能,并将运算时间降低为矩阵DP-TBD算法的3%～8%.此外,相较于信息几何检测器,功率谱DP-TBD可将检测信杂比（Signal-to-Clutter Ratio,SCR）提高2～3 dB.     

基于自适应状态转移集合的多帧积累检测DP-TBD算法北大核心CSCD

针对机动目标在多帧积累检测算法中存在的问题展开讨论与研究,提出了基于自适应状态转移集合的多帧积累检测与跟踪算法,并设计了相应的仿真实验验证算法的有效性。针对目标机动性较强时算法性能严重下降的问题,详细介绍相应的改进策略,使用当前统计模型提高对机动目标的适应能力。利用值函数积累过程中的目标预测路径实时估计目标的转移加速度并进行加速度约束,有效地减小目标状态的搜索空间。通过转移加速度在时间维上的相关性结合当前统计模型,自适应地调整目标状态转移集合的范围,进而减少目标搜索空间内的干扰信息,提高算法的检测精度与计算效率。利用不同机动目标场景,仿真结果证明所提改进算法具有更好的检测与跟踪性能。     

集中式多雷达系统的数据融合

集中式多雷达系统是一种典型的多传感器数据融合系统。一般组成多雷达系统的各部雷达之间是异步工作的，且各部雷达具有不同的数据采样率。本文给出了一种解决异步数据融合问题的方法，并结合计算机仿真的结果分析了这种方法的性能。     

基于REKF的异类传感器异步数据融合算法研究

提出了一种基于异类传感器(R和IR)的数据融合目标跟踪算法,两种传感器具有不同的测量维数,量测数据异步采样并以不同的速率传输到融合中心站点.通过时间匹配技术,完成两种异步数据的融合,然后实现滤波器的状态更新.同时文中讨论了一种REKF(旋转推广卡尔曼滤波:Rotation Extended Kalman Filter)算法,可以有效地解决量测非线性和降低计算量的问题.     

一种有效的异质多传感器异步量测融合算法

提出一种不同类型传感器异步量测融合算法,即首先将量测方程线性化,再在融合中心通过建立伪量测方程,得到同步化的量测数据,然后利用一种扩维滤波的思想进行融合处理得到全局估计,最后进行仿真分析。结果表明了该算法的有效性。该算法体现一种并行处理的思想,故数据处理的速度高,特别适用于异步数据的融合处理。     

基于EM-EKF的异类传感器系统误差配准算法

期望最大算法(EM算法)是参数估计中一种很重要的方法,在处理不完全数据中有重要应用。针对异类传感器误差配准过程中的未知参数,采用EM与EKF相结合的算法进行多传感器误差配准与航迹融合。该算法通过使似然函数的期望最大化,简化了似然函数的优化估计,EKF滤波和平滑过程实现了更加准确的期望估计,迭代算法可以有效地实现异类传感器的误差配准,使估计的系统误差收敛到似然函数的局部最优解,仿真结果显示了该算法的有效性。。     

一种基于信息几何的矩阵DP-TBD算法

由于单帧相参积累在一些情况下存在较严重的信息损失,且这种损失会随着多帧非相参积累而进一步放大,使得传统动态规划检测前跟踪（DP-TBD）算法的性能下降.本文基于信息几何理论提出了一种矩阵DP-TBD算法,该方法直接利用每个分辨单元的协方差矩阵进行多帧积累,将单帧和多帧积累融为一体,避免了单帧积累存在的信息损失,具有更好的检测和跟踪性能.最后通过仿真实验验证了本文算法的有效性.     

非线性系统的异步多速率数据融合估计算法研究

 研究了一类非线性时变动态系统的状态估计问题,在不同传感器以不同采样率异步对同一目标进行观测时,提出了一种有效的数据融合估计算法.通过建立多尺度模型,将异步多速率系统形式转化为同步多速率系统;在每一步分别进行状态的预测和更新.在状态和观测预测时,采用强跟踪滤波(STF)算法;在状态更新时,采用有反馈分布式结构,顺序的利用每一个传感器的观测信息去更新状态的估计;从而基于给定的非线性系统模型,得到融合所有异步、多速率传感器观测信息的状态估计结果.该方法不需要对状态或观测进行扩维,计算量适当,从而保证了算法的实时性.仿真结果验证了算法的有效性.     

基于有理数倍采样的异步数据融合算法研究

本文研究了一类具有不同采样率的分布式多传感器动态系统的数据融合问题,针对一类采样率呈有理数倍关系的动态系统,提出一种基于多源异步采样数据的新融合算法.新算法首先是将来自各个传感器的测量值在融合中心的坐标系中和时钟下进行映射统一;其次,以对目标状态下一时刻的预测值与目标在该时刻状态的估计值之差为基础,建立起描述该融合周期内各个观测点处的目标状态向量之间的动态模型;然后,以该时刻目标状态基于全局信息的估计值为条件,结合建立的新模型和传统的Kalman滤波器,利用本周期内按序到达的各传感器观测值,依次对各个观测点处目标的状态进行估计和更新;最后,在顺序得到本周期内各个观测点处目标估计值的同时,也将获得下一时刻目标状态基于全局信息的估计值或预测估计值.文中在给出新算法基本思想的同时,也较为详细地对融合算法进行了推导,并通过计算机仿真的方法,将新算法与基于时间校准的算法在估计精确度上进行了比较,从而验证了新算法的有效性.     

一种基于多传感器的复合量测IMM-EKF数据融合算法

为了提高多传感器系统的目标跟踪精度,且解决传感器数量多导致的耗时长的问题,提出了一种复合量测IMM-EKF（Interacting Multiple Model-Extended Kalman Filter）融合算法.该算法根据各传感器的测量精度,对各传感器关于同一目标的量测点迹进行加权融合,再将融合后的点迹进行IMM-EKF滤波处理.通过仿真及实验数据处理,将复合量测IMM-EKF融合算法与加权IMM-EKF融合算法、扩维IMM-EKF融合算法进行了对比分析,比较了三种算法的跟踪精度及耗时长度.结果表明,扩维IMM-EKF融合算法具有最优的跟踪精度,复合量测IMM-EKF融合算实时性最好.最后分别给出了三种算法的适用场合.     

一种基于动态规划法的雷达微弱多目标检测方法

在雷达微弱信号检测领域中,动态规划法是一种有效的能量积累方法.本文首先分析了应用动态规划法对多个微弱目标信号积累后数据图像的特点,在此基础上通过求极值实现了对多目标的检测.然后对算法的虚警概率和检测概率做了理论分析,同时进行了仿真实验.仿真结果表明,与传统的只作相参积累的检测方法相比,基于动态规划的极值法带来了4~5dB的非相参积累增益.