基于姿态率控制的无人机目标跟踪算法

固定翼无人机跟踪机动目标时,由于运动速度的差异性,需要规划特殊的航迹才能达到较好的跟踪效果。根据无人机的机动特性对系统进行了建模,考虑风的干扰,设计了基于姿态率控制的无人机目标跟踪算法,并对该算法进行了仿真。仿真结果表明,该算法能有效抵抗风的干扰,保证无人机目标跟踪的可靠性。     

捷联成像导引头相关跟踪算法研究

捷联式成像导引头的光学探测基准随弹体姿态运动而动态变化,其目标图像的运动形式呈现复杂的非线性时变特性,传统扩展卡尔曼滤波(EKF)方法难以有效地针对目标运动模型进行波门设置及视线估计。为此,本文首先建立了以目标机动在惯性成像坐标系内的投影为输入,弹体姿态信息作为时变参数的目标帧间运动模型,并在此基础上提出了一种新的相关跟踪算法。该算法通过应用中心差分卡尔曼滤波( CDKF)理论有效解决了成像跟踪中的波门设置问题,提高了目标位置的估值精度,同时提出一种改进的变尺寸模板更新策略,抑制了目标图像的形变和模板漂移对匹配精度的影响,进一岁提高了系统的跟踪的精度,并通过仿真验证了算法的良好跟踪性能。     

基于Kalman预测重要性建议分布的粒子滤波视觉跟踪算法

标准粒子滤波虽然能够实现简单场景下的目标跟踪,但在复杂场景下其性能较差,粒子权值退化是影响视觉跟踪的一个重要方面,为解决这一问题,从选择准确重要性建议分布函数入手,给出了基于EKF和UKF预测采样的粒子滤波视觉跟踪算法EKF-PF（EKF enhanced particle filtering）和UKF-PF（UKF enhanced particle filtering）,并进行了一定改进,通过仿真实验表明：给出的跟踪算法能够很好地跟踪室内运动目标,并对光照变化,目标姿态变化具有良好的鲁棒性.     

基于相关和卡尔曼滤波的组合跟踪算法

针对现有单一或组合跟踪算法对于复杂背景条件下高速红外目标跟踪稳定性较差的问题,提出了基于相关和卡尔曼滤波的组合跟踪算法。该算法改进了相关跟踪算法的模板设计,并将其计算的目标位置作为卡尔曼滤波观测量输入来修正和预测目标航迹。在多种复杂背景条件下的反复测试验证表明,该算法有较好的鲁棒性,实现了对目标的稳定跟踪,满足光电系统对高速红外目标跟踪稳定性的高要求。     

基于组合特征的水下三维目标检测跟踪算法

针对三维成像声呐水下人工目标检测跟踪困难的问题，提出一种基于组合特征的水下三维目标检测跟踪方法。该算法利用声图的强度和距离等分布信息，根据目标出现前后声图能量的变化，利用背景差分的方法提取核函数，并在二维声图相关匹配的基础上，通过关联由前后帧图像的Hu不变矩、目标质心和目标距离组成的组合几何特征，实现二维向三维映射的人工目标检测与跟踪。湖试数据处理结果显示，新算法的跟踪性能提升了约7.15%,消耗时间相比传统方法减少了约60%,验证了算法的有效性。     

一种改进的机动目标跟踪算法

针对“当前”统计模型算法中加速度极限值预先设定对算法造成的不利影响,提出了一种改进的机动目标跟踪算法,即位置偏差估计自适应算法．该算法利用位置预测估计与位置估计之间的偏差对噪声方差进行自适应调整,从而避免了加速度极限值的预先设定问题,提高了机动目标的跟踪性能．仿真结果也表明了该算法的良好跟踪性能．     

改进全卷积孪生网络红外空中小目标跟踪算法

针对红外成像制导导弹对空中小目标跟踪过程中面临的背景杂波干扰、遮挡等实际问题,提出了一种改进全卷积孪生网络(SiamFC)红外空中小目标跟踪算法。该算法在全卷积孪生网络的基础上,通过深度特征响应图的平均峰值相关能量和最大峰值判断目标跟踪状态。当发生背景杂波干扰时,使用深度特征响应值联合局部对比度的判别方法来选取目标。当发生遮挡时,通过卡尔曼滤波预测目标位置。相较于基准算法SiamFC,改进算法在红外空中弱小目标数据集上测试,跟踪成功率和精确度分别提高33.4%与21.9%。实验结果表明,所提算法能够适应复杂多样的红外空中场景,实现对红外空中小目标有效且稳定的实时跟踪。     

基于加权相关的图像匹配跟踪算法的研究

针对电视制导炸弹中弹目相对运动变化而导致的目标尺度变化、几何形变以及随机因素造成的暂短丢帧现象,文中对相关测度函数进行了基于弹-目距离的中心加权修正,提出了相应的模板更新与修正策略、基于线性预测的目标位置的预测方法、跟踪点的定位方法等,在此基础上,实现了基于加权相关的图像匹配跟踪算法.文中算法获取的跟踪点稳定,有效地解决了常规相关匹配算法跟踪点漂移、速度慢、实时性差的问题.实验结果表明,该方法在复杂背景以及目标尺度发生变化时均能获得良好的跟踪效果.     

基于压缩跟踪和遗传算法的实时跟踪方法

压缩跟踪算法具有简单、高效、实时的优点,但是由于被跟踪目标尺度变化、形态变化与被遮挡等因素的干扰,跟踪结果容易产生误差。为了减小误差,在原始压缩跟踪算法的基础上,提出一种基于压缩跟踪和遗传算法的运动目标跟踪方法。首先该方法利用原始压缩跟踪算法得到目标可能的位置;然后在该位置周围选定初始搜索区域;最后,利用遗传算法找出最优项作为该帧的跟踪结果。实验证明,该算法较好地解决了目标形态变化和目标被部分被遮挡等问题。     

基于高斯尺度空间的末制导目标跟踪方法

针对光电成像末制导阶段目标尺寸和姿态均迅速变化的问题,提出了一种基于高斯尺度空间的目标跟踪方法。该方法根据目标模板信息获得其在待匹配图像中的搜索区域,由高斯尺度空间理论求得相应的空间图像;利用尺度参数估计出不同尺寸目标的待匹配图像,并将目标模板与这些待匹配图像进行相关匹配,由匹配程度最高的图像求得目标模板的当前位置和尺寸;当模板尺寸发生变化时,对目标模板进行刷新。仿真结果表明,该算法能适应末制导阶段目标尺寸的急剧变化,在强杂波地面背景下实现对目标的稳定跟踪。     

基于单目视觉的多车辆跟踪方法研究

针对车载单目摄像机的汽车辅助驾驶系统,提出了一种多模式多线索的车辆跟踪算法。首先利用运动估计预测目标在下一帧的感兴趣区域,也就是跟踪窗。然后多目标遮挡推理机制确定目标是处于遮挡模式还是正常模式。在正常模式下,在跟踪窗内联合使用车辆的先验知识、评估环节、分块模板等线索对车辆目标定位;遮挡模式下,利用遮挡推理机制给出的遮挡区域,在跟踪窗内调用切割分块模板匹配进行遮挡处理。这种多模式多线索的车辆跟踪方法实现了对后方多车辆的稳定跟踪,同时也适合前视车辆。实验结果表明该算法是鲁棒的和准确的。     

基于小波变换的海面目标自动检测

利用小波分析优良的局部化能力和方向特性,提出了一种基于小波变换的海面目标自动检测算法,该算法在小波分解的垂直分量中进行目标检测,经过互能量交叉和海杂波抑制后,通过最大能量判决检测目标位置,并利用双窗口相似性度量函数标定目标大小。实验结果表明,该算法可以在单帧图像中检出目标,并且对存在云层、鱼鳞光等干扰的复杂海空背景也能取得较好的检测效果。     

基于距离信息的Mean-Shift跟踪算法

针对图像制导目标跟踪系统在跟踪过程中,成像视角和距离的变化带来的跟踪漂移问题,提出了利用距离信息动态更改Mean-Shift算法跟踪窗口尺度的算法。依据初始跟踪时选定的目标模板,建立目标的灰度特征模型,确定初始跟踪窗口尺度;在跟踪过程中依据距离信息来动态更新跟踪窗口尺度,保证在跟踪系统逐渐接近目标的过程中跟踪窗口能够完全包括或者绝大部分包含目标;在每一帧跟踪收敛后利用Bhattacharyya相关系数对目标模板进行非线性更新。以Vega产生的模拟飞行视频数据进行了算法仿真,结果表明：该算法能够适应目标不断膨胀的情况,在很大程度上降低跟踪漂移。     

软杀伤武器环境下鱼雷多目标跟踪方法

针对日益复杂水声对抗环境下鱼雷多目标跟踪中出现目标误跟或失跟现象,分析了水下软杀伤武器的对抗方式,提出了一种基于识别、跟踪、优选的一体化鱼雷多目标跟踪方法。该方法首先利用识别来排除干扰式武器的影响,然后对潜艇和声诱饵进行目标跟踪,最后通过优选确定鱼雷的攻击目标。仿真结果表明,该方法可有效解决鱼雷跟踪过程中短时的数据丢失问题,并实现组合使用软杀伤武器情况下的鱼雷反对抗。     

闪烁噪声下目标跟踪的改进粒子滤波算法

针对目标跟踪系统具有强非线性非高斯的特点,提出了一种强跟踪粒子滤波(STUPF)算法.该算法将无迹卡尔曼滤波器(UKF)与强跟踪滤波器(STF)相结合作为粒子滤波提议分布,具有在线调节滤波增益阵,提高滤波器跟踪突变状态的能力.在给出闪烁噪声统计模型的基础上,将STUPF应用在几种典型目标运动模型跟踪系统中,并同UKF和...     

库德式激光通信终端粗跟踪技术

在库德式通信终端中,望远单元和库德反射镜与电荷耦合器（CCD）探测器之间的相对运动导致光路结构随通信终端姿态变化而改变,使得控制难度增大。为解决这一问题,利用矩阵光学方法建立库德式激光通信终端的CCD测角模型,设计基于模型-PID的控制算法,搭建实验测试系统验证了该算法在瞄准、捕获和跟踪过程中的性能。结果表明：利用实测数据对测角模型进行静态验证时,计算精度的均方根误差优于9 μrad;加入角速度0.1°/s、幅值0.1°的正弦扰动信号进行跟踪测试时,实测动态跟踪误差的标准差优于21 μrad（1σ）,满足激光通信对于粗跟踪单元50 μrad（1σ）跟踪精度的需求。     

基于反馈线性化的靶弹弹道跟踪制导律设计

针对导弹靶弹的弹道跟踪精度问题,基于反馈线性化和最优控制理论设计了一种弹道跟踪制导律。首先,通过对靶弹进行受力分析,建立靶弹纵向运动非线性方程组;其次,根据反馈线性化理论的定义和充要条件,详细推导得出靶弹的精确线性化运动方程;最后,通过最优控制理论设计弹道跟踪制导指令,并在阵风干扰和不同机动飞行弹道下,与基于小扰动法和固化系数法设计的跟踪制导律进行比较。结果表明:基于反馈线性化法设计的弹道跟踪制导律具有较高的弹道跟踪精度和较低的需用过载。