一种基于卡尔曼滤波及粒子滤波的目标跟踪算法

针对卡尔曼跟踪算法在非线性非高斯情况下跟踪结果不再准确,以及粒子滤波跟踪算法计算量大难以满足实时性的缺陷,提出了卡尔曼滤波及粒子滤波相结合的算法。利用卡尔曼滤波进行跟踪得到候选目标并计算目标模型与候选模型的匹配程度,若与目标模型匹配度小于一定阈值,则转换跟踪方式利用粒子滤波进行跟踪来修正卡尔曼滤波结果;同时,采用"模板缓冲区法"对目标模型进行更新以保证跟踪的连续性、稳定性及准确性。实验结果表明,这种跟踪算法既发挥了卡尔曼滤波的实时性又保持了粒子滤波的准确性,有较好的跟踪性能。     

粒子滤波在目标跟踪算法中的应用研究

针对非高斯、强噪声背景下的高机动目标实施跟踪时,卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波等算法将出现滤波精度下降甚至发散现象。粒子滤波方法作为一种基于贝叶斯估计的非线性滤波算法,在处理非高斯非线性时变系统的参数估计和状态滤波问题方面有独到的优势。以目标跟踪问题为背景,将粒子滤波与卡尔曼滤波算法进行了对比研究。     

基于改进SFLA-PF算法的OFDM系统的目标跟踪

在OFDM通信系统中,为了解决非线性的目标跟踪问题,提出了基于改进混合蛙跳算法(SFLA)和粒子滤波算法(PF)相结合的方法来研究动态目标跟踪技术.首先利用高斯变异的局部搜索能力强和柯西变异的全局搜索能力强等优点对混合蛙跳算法进行改进,然后用改进后的混合蛙跳算法来优化粒子滤波算法进行动态跟踪,其优点不需要重采样步骤,有效地保持了粒子的多样性和有效性.仿真结果表明,该算法能够有效实现动态目标跟踪,并且跟踪效果优于同等条件下的混合蛙跳算法和粒子滤波算法.     

正则化粒子滤波在水下目标跟踪中的应用

针对传统卡尔曼滤波(KF)及扩展卡尔曼滤波(EKF)在非线性目标跟踪模型中,跟踪精度较差的问题,本文给出了一种基于正则化粒子滤波(RPF)的水下目标跟踪算法。文中在一种模拟水下目标跟踪环境的非线性动态模型中对所提出的算法进行了仿真试验,并将其跟踪性能与扩展卡尔曼滤波和标准粒子滤波算法(PF)进行了比较。仿真结果表明,PF算法比EKF算法滤波精度更高,RPF的跟踪性能优于PF和RPF,而且随着粒子数的增加,PF和RPF的跟踪性能也不断提高。     

结合匈牙利指派和改进粒子滤波的多目标跟踪算法

使用汽车雷达进行多目标跟踪时,为了提高航迹关联效率并改善非线性场景跟踪效果,提出了结合匈牙利指派和卡尔曼重要性采样的粒子滤波(Particle Filter with Kalman Importance Sampling,PF-KIS)算法。首先,将航迹关联分解为聚类和指派,通过密度聚类筛选并整合有效目标,经过匈牙利指派得到目标和航迹的最佳匹配关系,避免产生多余联合事件,提高关联效率;其次,以卡尔曼滤波的结果作为粒子滤波的先验,使采样粒子分布更合理,提高估计精度,进而改善非线性跟踪能力。实验表明,算法平均航迹关联正确率约为95%;非线性场景误差约为卡尔曼滤波的1/2,有效地改善了非线性场景跟踪能力。     

非线性滤波算法性能对比

随着目标运动的多样性和复杂化,雷达非线性目标跟踪算法越来越受到重视。本文对目前非线性滤波的主要算法即扩展卡尔曼滤波、不敏卡尔曼滤波、粒子滤波的滤波模型、适用条件、性能进行了分析比较,通过一个非线性非高斯模型进行了仿真,验证了这些算法的性能,仿真结果表明非线性条件下粒子滤波算法要明显优于其它两种滤波算法。     

基于K-均值聚类的改进粒子滤波跟踪算法

针对粒子滤波算法因计算量过大带来的实时性问题,文中提出一种基于K-means聚类的粒子滤波目标跟踪算法。该算法利用K-means算法对重采样后的粒子进行聚类以达到进一步寻优的目的,这样可以得到更为有效的粒子集,从而大大减小计算的复杂度。通过与基于传统粒子滤波算法的实验数据的分析表明提出的算法可以有效地减小计算量,改善粒子滤波算法的实时性问题。同时,相比于传统粒子滤波目标跟踪算法,改进算法的鲁棒性也有所提高。     

被动导引头辐射源跟踪新算法研究

由于被动导引头辐射源跟踪系统非线性较强,传统的跟踪滤波算法是粒子滤波（PF）、U卡尔曼滤波（UKF）。但这些算法都存在着一定的缺陷,粒子滤波算法收敛速度慢、计算量大,UKF跟踪精度低。针对上述问题,提出了一种基于PF算法的新的跟踪滤波算法PUKF。该算法采用粒子滤波和U卡尔曼滤波加权的思想对目标实现初始的捕捉,然后通过UKF算法对目标进行跟踪保持。该算法受初始状态影响小,跟踪的精度高,收敛速度快,系统性能稳定。仿真实验表明了在被动辐射源跟踪系统中该算法的可行性和有效性。     

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。     

多模型粒子滤波在机动目标跟踪中的应用

针对在非线性机动目标跟踪中存在的滤波器易发散,跟踪误差大等问题,在双机协同跟踪的基础上,提出了利用交互式多模型粒子滤波(IMMPF)对空中机动目标进行跟踪的算法。该算法将粒子滤波和交互多模型有效结合,基本解决了非线性机动目标跟踪中存在的问题。通过仿真表明,与扩展卡尔曼滤波(EKF)和交互式模型扩展卡尔曼滤波(IMMEKF)相比,IMMPF能够降低跟踪误差,提高收敛速度,且有很强的鲁棒性。     

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.     

UKF参数辨识的T-S模糊多模型目标跟踪算法

针对非线性系统中机动目标动态模型不确定性问题，提出了一种新的基于UKF参数辨识的T-S模糊多模型机动目标跟踪算法。在提出的算法中，用多个语义模糊集对目标特征信息进行模糊表示，构建一个通用的T-S模糊语义多模型框架。在T-S模糊语义多模型中，使用模糊C回归聚类算法实现对前件参数的辨识，同时，为了实现系统的非线性特征，引入无迹卡尔曼算法辨识后件参数。仿真结果表明，提出的算法跟踪性能优于传统的交互多模型算法和交互多模型无迹卡尔曼滤波算法，在被跟踪目标突然发生方向改变或目标的动态先验信息不精确等复杂情况时，能够有效地对目标进行精确跟踪。      

Bearings-only maneuvering target tracking based on fuzzy clustering in a cluttered environment

This paper proposes a novel bearings-only maneuvering target tracking algorithm based on maximum entropy fuzzy clustering in a cluttered environment. In the proposed algorithm, the interacting multiple model (IMM) approach is used to solve the maneuvering problem of target, and the false alarms generated by clutter are accommodated through a probabilistic data association filter (PDAF). To reduce the computational load, the association probability is substituted by fuzzy membership degree provided by a modified version of fuzzy clustering algorithm based on maximum entropy principle, and the “maximum validation distance” is also defined based on the discrimination factor, which enables the algorithm eliminate invalid measurements. Moreover, to avoid the unobservability problem of passive target tracking, a nonlinear measurement model of multiple passive sensors is formulated. Finally, simulation results show that the proposed algorithm has advantages over the conventional IMM-PDAF algorithm in terms of simplicity and efficiency.     

改进的多特征融合粒子滤波视频跟踪算法

视频运动目标的跟踪是一个典型的非线性、非高斯问题,粒子滤波是一个解决非线性、非高斯问题的主流方法,粒子滤波技术具有非线性等特性,在目标跟踪过程中得到了广泛的应用。传统粒子滤波跟踪算法的退化现象严重,经过几次迭代递推,权重方差随着时间推移而增大,为解决该问题引入均值漂移算法,调整初始粒子分布,使粒子集中于邻近的局部极大值区域内,以减少退化现象的发生。并且将颜色特征和边缘特征融合在粒子滤波跟踪算法中,在传统算法基础上提出改进,加入优化机制,使粒子的权值分布更加接近实际情况。实验结果表明了该算法的有效性。     

基于最大熵直觉模糊核聚类的目标跟踪算法

为了提高杂波环境下目标跟踪的正确关联率和实时性,本文提出一种基于最大熵直觉模糊核聚类的目标融合跟踪算法.先通过密度函数法确定初始聚类中心,再通过加入核函数和放松对隶属度的限制,并且通过样本加权给离群点和样本点不同的权值,从而可以减少离群点和噪声点的干扰,最后通过直觉指数引入直觉模糊集,得到改进后隶属度矩阵,以隶属度矩阵...     

基于IMM-SCKF-STF的机动目标跟踪算法

在处理非线性机动目标跟踪问题时,传统的非线性滤波估计算法跟踪误差大且容易引起滤波发散.针对上述问题,研究将强跟踪平方根容积卡尔曼滤波(SCKF-STF)和交互多模型(IMM)算法相结合,提出一种新型的交互多模型强跟踪平方根容积卡尔曼滤波(IMM-SCKF-STF)跟踪算法.该算法在SCKF基础上引入强跟踪渐消因子,使其不仅拥有应对机动目标状态突变的强跟踪能力,同时还具备交互多模型算法的优良机动目标跟踪性能.因此,新算法在机动目标跟踪方面将获得更高的非线性滤波估计精度,且算法的稳定性和应对状态突变的跟踪鲁棒性能获得显著提高.最后,通过两个仿真例子验证了此算法的有效性与优越性.     

一种残差模糊匹配的非线性目标跟踪改进算法

为解决目标跟踪中因系统滤波初值不准确和噪声统计特性未知引起标准非线性卡尔曼算法估计误差变大问题,该文提出一种基于残差的模糊自适应(RTSFA)非线性目标跟踪算法。在确定采样型滤波基本框架的基础上,给出了在线性化误差约束条件下高斯权值的积分一般形式,并利用李雅普诺夫第二方法证明了该算法估计误差有界收敛的充分条件。进一步构建自适应噪声协方差矩阵在线估计噪声特性,并引入Takagi-Sugeno模型和量测椭球界限规则选择噪声估计器调节因子,有效提高了算法的收敛速度和滤波精度。通过滤波初值信息不明和量测噪声时变的纯方位目标跟踪模型,验证了非线性目标跟踪算法具有更好的跟踪精度和更强的鲁棒性。