雷达微弱目标检测前跟踪技术研究综述

战场环境的改变、武器系统的发展和隐身技术的应用,使得现代雷达系统对目标的检测和跟踪面临很大挑战,检测前跟踪技术是解决微弱目标检测和跟踪问题的一种有效方法。首先介绍了检测前跟踪技术的基本原理,然后重点综述了雷达微弱目标检测前跟踪算法的发展历程和研究现状,包括三维匹配滤波、动态规划、Hough变换、粒子滤波等检测前跟踪算法,并对常用的几种算法进行了对比分析,最后结合目前研究动态提出了雷达微弱目标检测前跟踪技术需要重点关注的问题和未来发展趋势。     

一种无格点动态规划检测前跟踪算法研究

目标的多样化和环境的复杂化,对现代雷达的探测能力与航迹处理提出了更高的要求。随着雷达技术的迅速发展, 弱目标的检测与跟踪也受到了更为广泛的关注。检测前跟踪技术可以减少虚假航迹,提高微弱目标的检测和跟踪性能。为改善传统的基于动态规划的检测前跟踪算法计算复杂的缺点,提出了一种无格点DP-TBD改进算法,分析了适用模型, 给出了运动及量测模型。仿真实验表明,该算法具有较好的检测跟踪性能。     

基于有限集统计学理论的目标跟踪技术研究综述

有限集统计学理论为杂波背景下的目标跟踪问题提供了一种工程友好的理论工具.对近年来基于有限集统计学理论的目标跟踪技术研究现状进行了综述,包括最优多目标贝叶斯滤波器及其近似技术、参数未知与机动多目标跟踪技术、航迹生成方法、单目标联合检测与跟踪滤波器及基于有限集观测的单目标滤波器等,对相关应用亦有所介绍.最后在已有研究发展的基础上,着眼于提高目标跟踪精度和增强目标跟踪鲁棒性的发展需要,提出了基于有限集统计学理论的目标跟踪技术需重点解决和关注的若干问题,包括多目标跟踪性能评价、弱小目标跟踪、多机动目标跟踪、多传感器融合跟踪以及联合目标检测、跟踪与分类等方面.     

基于多模粒子滤波的机动弱目标检测前跟踪

检测前跟踪技术是低信噪比环境下目标检测与跟踪的有效方法。该文针对目标作复杂运动的情况,提出了机动弱目标检测前跟踪的多模粒子滤波算法。该算法在目标状态矢量中增加了表示目标存在与否以及目标运动模型的变量,采用粒子滤波实现了包含两个离散变量的混合滤波过程。仿真试验表明,该算法在经典跟踪方法难以发挥作用的低信噪比条件下,能够有效实现机动目标的检测与跟踪。     

MIMO雷达多目标检测前跟踪算法研究

 本文基于检测前跟踪技术研究了MIMO雷达系统中多个运动目标的早期预警问题,在推导已知目标数量时的二元广义似然比检验的基础上,提出了一种次优的基于“逐目标消除和极坐标Hough变换（STC-PHT）”的多目标检测前跟踪算法,并推导了该算法的虚警概率和检测概率表达式。与以往的多目标检测前跟踪算法相比,新算法具有较低的计算量,且本质上无需目标数量的先验信息,避免了目标数量未知时需执行多元假设检验的问题。仿真分析表明,新算法能有效地改善MIMO雷达在低信噪比条件下的检测性能。     

基于DSP的雷达目标检测和跟踪方法研究

基于专用DSP检测与跟踪处理器，研究了相应的雷达目标检测与跟踪方法。考虑到数字信号处理器较强的数学处理能力，研究了基于位置相关的雷达目标检测算法，结合雷达目标运动特性，研究了基于目标运动相关的多目标跟踪技术，并在DSP上实现了相应的检测、跟踪算法。实验室仿真结果表明，该检测算法具有好的检测性能；该跟踪算法实现对多目标的跟踪。     

基于辅助粒子滤波的机动弱目标TBD算法

为了解决低信噪比条件下的机动目标检测跟踪问题,研究了辅助粒子滤波与多模粒子滤波(MMPF)相结合的检测前跟踪(APF-MMPF)算法。将多模粒子滤波过程中包含目标存在变量及运动模式变量的预测粒子直接用于产生辅助变量,进行辅助粒子滤波过程实现对机动目标的检测跟踪。通过APF-MMPF算法与单纯MMPF算法的仿真结果对比可见,APF-MMPF算法的检测概率高、跟踪误差小,检测跟踪性能优于MMPF算法。由算法机理和仿真结果可见,由于APF-MMPF算法中粒子采样利用了当前量测信息,可有效提高对机动目标的检测跟踪性能。     

基于辅助粒子滤波的机动弱目标 TBD算法

为了解决低信噪比条件下的机动目标检测跟踪问题,研究了辅助粒子滤波与多模粒子滤波（ MMPF）相结合的检测前跟踪（ APF-MMPF）算法。将多模粒子滤波过程中包含目标存在变量及运动模式变量的预测粒子直接用于产生辅助变量,进行辅助粒子滤波过程实现对机动目标的检测跟踪。通过APF-MMPF算法与单纯MMPF算法的仿真结果对比可见,APF-MMPF算法的检测概率高、跟踪误差小,检测跟踪性能优于MMPF算法。由算法机理和仿真结果可见,由于APF-MMPF算法中粒子采样利用了当前量测信息,可有效提高对机动目标的检测跟踪性能。     

基于动态规划的雷达检测前跟踪新算法

 为解决低信杂比下雷达检测前跟踪技术存在末级检测门限设置困难和动态规划算法对运动目标跟踪能力弱的问题,本文首先分析了两级检测门限的雷达检测前跟踪算法自身特点.在瑞利杂波条件下,对经过动态优化后的信号进行杂波置信检验和航迹检测和校正.该算法末级检测门限设置简单并且提高了跟踪概率.仿真验证了新方法的有效性.     

组网雷达多帧检测前跟踪算法研究

组网雷达系统(NRS)由于其稳健的性能优势,在近年来受到了广泛关注。目前,组网雷达系统在进行目标探测时常采用先检测后跟踪(DBT)算法,即在每个时刻先对接收到的回波数据进行单帧门限检测,得到疑似目标的点迹集合,然后上传这些点迹或由这些点迹跟踪得到的航迹估计到融合中心做进一步处理,最终得到全局估计结果。然而,当信噪比(SNR)比较低时,目标往往很难通过单帧门限检测,最终导致目标漏检、航迹起批难,无法有效发挥组网雷达系统优势。针对这一问题,该文提出了一种组网雷达多帧检测前跟踪(MF-TBD)算法。该方法首先在本地节点进行多帧检测前跟踪,然后传递检测得到的点迹序列到融合中心进行融合。该方法一方面利用了组网雷达系统平台优势;另一方面不同于常规先检测后跟踪技术,多帧检测前跟踪能够利用目标空时相关性积累目标能量,改善弱小目标检测性能;因此其可以有效提高系统对目标的检测性能。但是,多帧检测前跟踪输出结果和先检测后跟踪算法不同,导致现有融合方法不适用。针对这一问题,该文首先理论推导了点迹序列的融合方法,然后结合实际雷达模型给出了算法实现流程,最后提出了算法的粒子滤波实现方式并通过仿真实验验证了算法的性能。仿真结果证明该文提出的方法相比于先检测后跟踪算法,有4～6 dB的检测性能增益;相比于常规单传感器多帧检测前跟踪算法,航迹跟踪精度有50%左右的提升。      

运动弱小目标先跟踪后检测技术的研究进展

对低信噪比下图像序列运动小目标先跟踪后检测技术进行了较为系统地研究。首先针对运动弱小目标检测问题,分析比较了先检测后跟踪技术与先跟踪后检测技术;详细阐述了先跟踪后检测技术的主流算法,包括时空域匹配滤波器、基于投影变换与三维匹配滤波相结合的算法、多阶假设检验、动态规划算法、高阶相关方法、递推贝叶斯滤波等算法,并比较了其中几种算法。     

雷达微弱目标检测前跟踪算法综述

军事隐身目标的出现,给雷达带来了严峻的挑战.检测前跟踪算法是雷达微弱目标检测和航迹处理的一种有效方法.文中对雷达微弱目标检测前跟踪算法进行了综述,首先介绍了三维匹配滤波、Hough变换、动态规划和粒子滤波4类最常用的检测前跟踪实现算法的基本原理,然后述评了4类检测前跟踪算法的研究进展情况,最后在分析现有检测前跟踪算法问题的基础上,展望了雷达微弱目标检测前跟踪算法的发展趋势.     

基于道路约束的粒子滤波检测前跟踪算法

标准的多模型粒子滤波检测前跟踪技术是在低信噪比环境下检测与跟踪机动性的微弱目标的有效手段。但是由于其采用固定的运动模型数量,当运动模型数量过大时,模型之间的竞争会导致性能的下降。针对此问题,利用道路信息提出了一种变结构的多模型粒子滤波检测前跟踪算法。在每一时刻,根据目标的估计状态和挖掘的道路信息自适应地更新和改变运动模型集以能够选择更加有效的模型集,同时减少了模型数量,并且利用道路信息对目标的运动状态进行约束和限制。最后通过Monte Carlo仿真实验表明,基于文中所提出的算法在检测跟踪性能方面明显优于标准的多模型粒子滤波检测前跟踪算法。     

视频目标跟踪算法综述

介绍了视频目标跟踪算法及其研究进展,包括基于对比度分析的目标跟踪算法、基于匹配的目标跟踪算法和基于运动检测的目标跟踪算法.重点分析了目标跟踪中特征匹配、贝叶斯滤波、概率图模型和核方法的主要内容及最新进展.此外,还介绍了多特征跟踪、利用上下文信息的目标跟踪和多目标跟踪算法及其进展.     

Geodesic流多伯努利检测前跟踪方法

由于粒子退化,基于粒子滤波的多伯努利检测前跟踪滤波器对多目标后验密度的估计不准确,导致量测非相参积累的效果不理想.为此,将Geodesic粒子流引入多伯努利检测前跟踪算法,以提升后验密度估计的准确度.此外,合并航迹时利用目标的航向信息,从而降低航迹交叉时不同目标的航迹被错误合并的概率.通过Rayleigh杂波中Swerling 1型起伏目标的检测及跟踪结果证明了所提算法的性能.     

基于动态规划的多目标检测前跟踪算法

本文针对低信杂比条件下的多目标检测与跟踪问题,提出了一种基于动态规划的多目标检测前跟踪算法.该算法能够比较准确地估计搜索空间中潜在的目标数量,并且最佳地分离出每个目标的航迹,从而较好地解决了以往检测前跟踪算法在目标数量未知的条件下容易出现漏警和虚警较多的问题.     

一种基于二阶Markov目标状态模型的多帧关联动态规划检测前跟踪算法

传统的动态规划检测前跟踪(Dynamic Programming Track-Before-Detect,DP-TBD)算法在每一阶段的数据关联中,仅用当前帧的观测数据与前一帧的指标函数进行关联积累,对目标状态在连续相邻帧间的相关性以及目标运动特征的考虑不充分,这样在低信噪比时,容易发生目标关联错误,严重影响了DP-TBD算法的检测和跟踪性能。针对此问题,该文提出了一种基于二阶Markov目标状态模型的DP-TBD算法,该算法以目标状态的条件概率比最大为准则,采用二阶Markov模型描述目标状态的相关性,并根据目标运动特征给出了一种与目标转弯角度相关的状态转移概率模型。在此基础上,实现了多帧数据关联的DP-TBD算法。通过仿真实验与传统的DP-TBD算法进行了比较,验证了该算法的检测及跟踪性能。     

基于标签多伯努利滤波器的机动小目标检测前跟踪

标签多伯努利(LMB)滤波器在传统多伯努利滤波器基础上引入标签空间,能够实现真正意义上的多目标轨迹级滤波.文章对红外小目标的运动和量测进行建模,将标签多伯努利应用到红外小目标检测前跟踪领域.在此基础上,为了实现对运动模型时变目标的检测前跟踪,将交互式多模型(IMM)与LMB检测前跟踪算法相结合,提出IMM-LMB检测前跟踪算法.此外,给出了该算法的序贯蒙特卡罗实现.仿真结果表明,所提算法能够从输入的原始图像中直接实现轨迹级多目标检测和跟踪,且能够在线更新多模型概率,更好的适应多机动目标场景.     

基于规格化Hough变换的天波超视距雷达检测前跟踪算法

基于Hough变换的检测前跟踪算法非常适用于强噪声背景下小目标的检测.对于天波超视距雷达(OTHR)来说,探测目标距离可达几千公里,测量精度和雷达分辨率都很低.将基于Hough变换的检测前跟踪算法应用于天波超视距雷达的检测环境中,由于径向距和方位量测数量级相差较大,造成检测性能急剧下降,因此提出基于规格化Hough变换的检测前跟踪算法.针对高斯噪声背景中的飞机目标,仿真结果表明提出的算法具有较好的检测性能.     

动态规划算法进行弱目标检测的机理研究

低信杂噪比环境中对弱小目标的检测,已经在信号处理、红外图像序列检测等领域中引起人们的广泛关注。动态规划实际上是一个多阶段决策的优化问题,它是检测前跟踪(TBD)处理过程中提出的一种有效检测弱小运动目标的方法。该文分析了动态规划算法进行弱小目标检测的机理,在此基础上对两类动态规划算法进行了革新,并给出了一个统一的递推关系式。仿真结果表明此算法对弱小目标具有较强的检测能力,比一般的弱目标的检测方法SNR性能上约提高3～5dB。