用于非线性机动目标跟踪的新型IMM算法

针对在非线性机动目标跟踪中存在的滤波器易发散、机动检测有延迟等问题,把Unscented Kalman Filter(UKF)引进到交互多模型算法(IMM)中,设计了交互多模型UKF滤波器。并利用目标运动模型集概率的相对变化率设计了自适应交互多模型UKF滤波器,最后进行了计算机仿真。蒙特卡罗仿真结果表明,两种滤波算法都具备UKF滤波器精度高、稳定性好、不易发散的优点,同时不需了解目标机动的先验信息,适合于实际应用;并且自适应交互多模型UKF滤波器具有更好的跟踪效果。     

一种基于UKF交互多模型算法

交互多模型采用模型软切换方式有效地解决了目标运动模式多样化的问题,是目前最具实用性的多模型机动目标跟踪算法。自从1988年提出该算法后,迅速在雷达机动目标跟踪与雷达组网技术中得到了广泛的应用。结合交互多模型算法和目前发展较为成熟的非线性估计算法———无味滤波算法,以高机动反舰导弹目标跟踪为应用背景,以基于匀速运动、匀加速运动、匀速转弯和“当前”统计模型这四种跟踪模型组成的模型集为基础,对交互多模型算法进行了仿真研究,证实了该算法的有效性。     

采用多速率多模型交互实现机动目标的全速率跟踪

多速率模型通过对原始测量结果和目标运动模型进行多分辨分解实现目标高精度跟踪.多模型交互方法则采用一个马尔科夫链控制多个模型交互实现机动目标跟踪.本文给出了一种采用多速率多模型交互方式实现机动目标全速率跟踪的方法,它通过交织多次滤波结果使得跟踪能同时保证高精度和全速率.仿真结果及分析说明了该方法较传统的全速率多模型交互算法获得了更好的跟踪效果.     

基于道路信息的机动小目标跟踪

道路上运动的小目标因密集的交通、大量的虚假点迹以及强烈的机动能力导致其跟踪较难,文中提出了一种利用道路信息改善机动小目标跟踪性能的方法,该方法通过比较道路结构、分叉、交叉等信息和航迹当前所在位置,调整交互多模型的模型数和模型结构,即变结构交互多模型,并通过判断航迹的方向是否与道路的方向一致管理航迹。仿真结果说明与传统的交互多模型相比,结合了道路信息的方法明显提高了机动小目标的跟踪精度,并提高了监测区域内的目标航迹检测概率,同时降低了监测区域内虚假航迹数目和寿命。     

机动目标跟踪中的多模算法

机动目标跟踪是一个很具有挑战性的任务，即使是跟踪单目标也可能因为目标的逃避机动而失跟，机动目标跟踪所遇到的基本问题是所建目标模型的动力学方程与目标的实践运动模式存在着不匹配。所以很多学者研究多模算法来解决这一问题。本文对学者们在多模算法上的研究结果进行了系统总结分析，得出结论：变结构的方法是提高跟踪性能、减少运算量，将多模算法用到实际的机动目标跟踪中的有效途径。     

模型组转换算法在工程应用中的改进研究

在变结构多模估计当中,有一种算法称之为模型组转换算法,其可以用于跟踪运动规律较为复杂的目标。该文对此算法的模型组建立规则进行了改进,并将此算法与恒加速模型结合起来进行机动目标跟踪。仿真结果表明,改进的模型组建立规则有效的避免了滤波的发散,对其应用于目标跟踪起到了积极的推进作用。     

机动目标跟踪算法

针对复杂的机动目标跟踪问题,介绍了机动目标运动状态模型和固定结构的交互多模型(Interacting Multiple Model,IMM)滤波算法。在IMM基础上引入变结构思想,提出了一种基于序列似然比的变结构交互多模型(Variable Structure IMM,VSIMM)算法。通过实例仿真比较证明了该算法的有效性。     

被动传感器阵列中基于粒子滤波的目标跟踪

针对被动传感器阵列中的机动目标跟踪问题,该文提出了一种基于多模Rao-Blackwellized粒子滤波的机动目标跟踪新方法。算法首先基于Rao-Blackwellization理论将机动目标跟踪问题划分为模型选择和目标跟踪两个子问题;采用多模Rao-Blackwellized粒子滤波对目标运动模型进行选择,扩展Kalman滤波对目标进行更新,有效降低了抽样粒子状态维数,节省了计算时间;最后,建立了被动传感器阵列的非线性观测模型。实验结果表明,提出方法可以有效地对目标模型进行选择,算法的跟踪性能及稳定性要好于交互多模型(IMM)方法。     

水下目标的多速率交互多模型跟踪算法

为解决水下机动目标精密跟踪定位的实时性和可靠性问题,根据水下目标运动速度慢、机动性能弱的特点,该文利用小波变换技术实现了模式空间与测量空间的混合滤波,建立了水下机动目标多速率交互多模型跟踪定位算法,给出了多速率常速度和常加速度多模型滤波算法的统一表示形式。仿真试验的结果表明水下目标的多速率交互多模型跟踪算法具有较低的计算复杂度,能够改善水下目标跟踪的可靠性和实时性。     

水下目标的多速率交互多模型跟踪算法

为解决水下机动目标精密跟踪定位的实时性和可靠性问题,根据水下目标运动速度慢、机动性能弱的特点,该文利用小波变换技术实现了模式空间与测量空间的混合滤波,建立了水下机动目标多速率交互多模型跟踪定位算法,给出了多速率常速度和常加速度多模型滤波算法的统一表示形式。仿真试验的结果表明水下目标的多速率交互多模型跟踪算法具有较低的计算复杂度,能够改善水下目标跟踪的可靠性和实时性。     

机动目标跟踪时组网机会阵雷达功率分配算法

针对机动目标的高动态属性导致雷达系统不能精确地分配系统资源问题,本文提出了一种基于改进的当前统计模型的组网机会阵雷达功率分配算法。该算法通过改进的当前统计模型预测机动目标运动状态,采用预测的条件克拉美罗界作为功率分配时目标跟踪性能的衡量基准。针对目标信息的不确定性,引入随机变量表征目标RCS,建立基于机会约束规划的功率资源分配模型,并设计混合智能优化算法求解满足机会约束的最优功率分配。仿真结果表明,预测的条件克拉美罗界能够提供一个更加精确的跟踪性能衡量边界,该算法能够有效提高雷达系统资源利用率。     

基于机动检测的参数自适应跟踪算法

在机动目标跟踪中,传统当前统计模型卡尔曼滤波算法对弱/无机动目标跟踪精度不高,对突发机动跟踪精度显著下降,且跟踪性能受限于先验参数.针对上述问题,本文提出一种基于机动检测的参数自适应机动目标跟踪算法,算法利用新息的概率分布特性构建双阈值检测门限,依据检测结果进行参数自适应调整.首先,利用加速度预测误差方差信息,自适应调...     

相互作用多模型跟踪过程中的航迹外推算法

提出运用IMM对目标进行跟踪时的航迹外推算法,解决了机动目标跟踪中的航迹外推问题。利用历史信息和转移概率推导出模型预测概率,结合单一模型的预测航迹和模型预测概率得到了相互作用多模型跟踪过程中的外推航迹。通过Monte-carlo仿真表明,运用外推方法在机动目标跟踪时能将误差控制在较小的范围内,具有很好的跟踪性能。     

一种新的机动目标跟踪的多模型算法

采用带渐消因子的当前统计模型与匀速运动模型进行交互,设计了一种新的机动目标跟踪的交互式多模型算法。当前统计模型具有对一般机动目标跟踪精度高的特点,通过渐消因子的引入增强了该模型对突发机动的自适应跟踪能力,同时通过与CV模型的交互保证了对非机动目标的跟踪性能。仿真结果表明,在跟踪一般机动目标时,其误差和当前统计模型与CV模型交互的IMM算法相当;在跟踪突发机动目标时,该文算法的误差明显小于当前统计模型与CV交互的IMM算法。     

一种改进的α-β滤波算法

针对传统α-β滤波算法不够有效跟踪机动目标的问题,详细分析了其内在原因,提出一种改进的α-β滤波算法.该算法不需要假定目标的机动模型,而是将目标的机动加速度作为滤波状态直接估计出来,将估计加速度作为输入控制量引入到传统α-β滤波器的状态估计方程中进行机动目标的跟踪.然后将它与传统α-β滤波算法进行比较,证明了新的算法不仅具有传统算法计算量小的优点,而且还可以对机动目标进行实时跟踪.仿真结果表明,新算法在综合性能上明显优于传统算法.     

基于改进“当前”统计模型的机动目标IMM跟踪算法

交互式多模型(IMM)算法是一种有效的机动目标跟踪算法,但其性能与模型的选择、个数以及参数有关。文中提出了一种基于改进的“当前”统计模型的交互式多模型算法,改进的“当前”统计模型提高了对机动目标的跟踪能力,而常速模型对匀速目标跟踪性能良好,IMM算法通过两种模型的交互作用可以实现对目标状态的自适应估计;同时,该算法结合了模型概率转移自适应技术,实现了对模型转移矩阵的在线估计,降低了人为因素。最后,通过Monte Carlo仿真进一步验证了该算法的有效性。     

基于当前模型自适应改进的航迹跟踪算法

在航迹跟踪过程中,目标发生转弯、变加速等强机动行为,会导致传统"当前"统计模型的跟踪精度变差,通过提取残差新息序列和测量方差序列中的信息,分别在"当前"统计模型中添加机动频率、最大加速度自适应修正因子,以及在卡尔曼滤波框架中增加协方差自适应因子,改善了该算法对强机动目标跟踪的适应能力。通过改进,该算法即保持了对一般机动目标良好的跟踪特性,又提高了对强机动目标的跟踪性能。通过使用蒙特卡洛模拟仿真验证了改进算法的有效性。     

捷联末制导系统的控制与滤波模型研究

以半捷联寻的制导武器为对象,研究了捷联末制导系统中的捷联控制算法和制导信息滤波模型。首先分析了捷联末制导系统的工作原理,给出了捷联天线稳定平台的跟踪控制算法,然后针对捷联控制算法对目标视线角信息的需求,考虑仅有角度测量的被动制导情况,提出了一种基于M arkov随机模型的机动目标跟踪模型,通过推广Kalm an滤波技术可以获得目标视线角的估计。因为捷联末制导系统无法直接测量目标视线角速度,为了满足弹上比例导引的需要,提出了一个末制导系统角跟踪通道的数学模型,该模型可以采用常规的Kalm an滤波算法获得目标视线角速度的估计值。最后,通过一系列数学仿真验证了上述方法的有效性。     

角速度估计自适应的IMM三维目标跟踪算法

为了解决三维空间内的机动目标跟踪问题,提出一种基于常速模型和带约束常速率协同转弯模型(CSCT模型)的交互式多模型算法;同时为了解决目标的机动不确定性问题,针对CSCT模型提出一种类似卡尔曼滤波的方法实时精确地估计目标转弯角速度。综合考虑目标角速度的估计值和估计方差,提高目标跟踪的收敛速度,尽可能地减小滤波角速度与机动目标真实角速度之间的误差,最终明显提高了目标跟踪精度。Monte-Carlo 200次仿真结果表明了该算法在性能上有明显提升,对三维机动目标跟踪效果显著,并证实了该方法的实用性。     

改进的交互式当前统计模型算法

交互式多模型(IMM)算法是一种有效的机动目标跟踪算法,但其性能与模型的选择、个数以及参数有关,而当前统计模型(CSM)是一种模型自适应的方法.因此,利用CSM为IMM提供模型,提出一种改进的交互式当前统计模型算法.仿真结果表明,该算法能有效地提高机动目标跟踪精度.