基于粒子滤波的捷联成像导引头视线角速率估计

提出了一种基于粒子滤波的捷联成像导引头视线角速率的估计方法。由于捷联成像导引头状态方程和观测方程的强非线性特点以及观测量中较强的非高斯测量噪声,扩展卡尔曼滤波（EKF）方法不能完全满足滤波精度要求。与扩展卡尔曼滤波相比,粒子滤波（PF）是一种在非线性和非高斯情形下进行状态估计的强有力方法。采用粒子滤波对捷联成像导引头的视线角速率进行估计．仿真结果表明。粒子滤波方法可以有效地提高视线角速率的估计精度。     

基于高斯粒子滤波的空-海BDO-TMA的研究

探讨了目标运动分析中基本的非线性估计问题。介绍了粒子滤波的基本思想和免重采样高斯PF（GPF）算法的基本原理．特别针对空-海单站只测方位-多普勒TMA（BDO-TMA）问题应用GPF和EKF（扩展卡尔曼滤波）进行了对照研究，建立了问题的离散非线性滤波估计模型．设计了典型的应用场景，给出了MonteCarlo仿真运行结果；表明GPF具有更高的估计精度、更好的收敛特性和滤波一致性。     

粒子滤波器的优化及在纯方位跟踪中的应用

为了克服粒子滤波在应用中由于建议分布函数选择不合理导致粒子数减少进而使其状态量失去多样性的问题,提出了改进建议分布的混合粒子滤波方法(UKPF)。首先,在粒子滤波的基础上融合进扩展卡尔曼滤波及无迹卡尔曼滤波;然后,融合后的新算法在计算建议概率密度分布时,粒子的产生充分考虑当前时刻的量测,利用所提混合算法来加入最新的观测量并产生粒子滤波的建议分布;最后,使得粒子的分布更加接近状态的后验概率密度,最大化地实现其滤波性能。仿真结果表明:对于纯方位跟踪问题,所提算法不仅解决了EKF的线性化损失问题及UKF在解决一般非高斯问题中建模的困难,而且与PF等粒子滤波器相比,具有更高的跟踪精度。     

基于粒子滤波的三维转弯目标跟踪方法

为了提升对转弯目标的跟踪精度,本文提出了一种基于粒子滤波的三维转弯目标跟踪方法。首先,针对在三维空间中做HGB机动的目标提出了一种三维转弯模型,并建立了目标拦截过程中合理、可信的导弹动力学模型。然后,分别用粒子滤波(PF)、扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)对三维转弯模型进行匹配滤波,通过对各滤波方法的仿真对比分析,选用PF作为三维转弯模型的匹配滤波方法。最后,将机动目标跟踪问题转化为粒子滤波的求解,通过抑制粒子退化和增加粒子多样性的方法,提高了非线性滤波的估计精度。仿真结果表明,基于粒子滤波的三维转弯模型可以对做HGB机动的目标实现稳定可靠的跟踪,对基于三维转弯模型的非线性滤波问题,相较于EKF和UKF, PF的估计精度至少可提升30%。     

基于辅助模型的改进粒子滤波算法

针对非线性、非高斯系统的目标跟踪精度不太高这一问题,提出一种改进Sigma粒子滤波算法(MSP-PF)。该算法是由主模型产生第一个粒子,剩余的粒子则由辅助模型和平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)来递归生成,辅助模型使粒子的观测信息得到充分有效地利用,解决了粒子滤波算法所面临的粒子退化和匮乏问题。仿真表明,提出的改进Sigma粒子滤波算法(MSPPF)的估计性能要明显优于粒子滤波(PF)、无迹粒子滤波(UPF)、Sigma粒子滤波算法(SPPF)。     

联邦式扩展卡尔曼粒子滤波算法

为了使联邦滤波器能有效处理非高斯、非线性系统的状态估计问题,提出将扩展卡尔曼粒子滤波引入联邦滤波结构中,得到一种新的联邦式扩展卡尔曼粒子滤波算法。使用扩展卡尔曼粒子滤波对联邦滤波子系统的多源数据进行处理,从而摆脱了经典卡尔曼滤波的限制,拓宽了联邦滤波器的实际应用范围。将联邦式扩展卡尔曼粒子滤波算法应用于非线性滤波器的一个标准验证模型进行了仿真实验,结果表明该算法是有效性的。     

目标跟踪中两种非线性滤波算法的对比研究

在处理目标跟踪等动态系统实时估计问题中,通常采用EKF作为状态估计方法提高估计精度.由于EKF进行非线性估计存在一些缺陷,将系统进行线性化近似存在估计误差,从而影响目标跟踪的精度.为了获得更高的估计精度,介绍了两种新的非线性滤波算法,即unscented卡尔曼滤波算法和粒子滤波算法.分析了UKF和PF算法的原理和算法实现,对两种算法的适应性进行了比较.通过目标跟踪仿真实验,表明粒子滤波算法估计精度比UKF算法高,但是计算量却相对较大.     

基于四元数粒子滤波的飞行器姿态估计算法研究

针对飞行器非线性姿态确定问题,提出了一种四元数粒子滤波算法。将状态向量分为线性部分和非线性部分分别进行处理,降低了粒子滤波的运算量。针对四元数加权求和规范化问题,通过构造拉格朗日代价函数的方法将四元数加权和问题转化为代价函数取极值时的四元数向量求解问题;并通过求取四元数误差方差矩阵对角线元素平方根的方法保证扰动四元数的规范化;利用乘性误差四元数表示四元数估计点与采样点之间的距离,求取四元数的协方差矩阵解决了旋转矢量方差计算问题。仿真实验表明,与传统的扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）算法相比,该算法估计精度更高,稳定性更好。     

闪烁噪声环境下基于PF的机动多目标跟踪算法研究

为了能够解决非线性非高斯环境中的多目标跟踪问题,提出了一种基于粒子滤波器和联合概率数据关联算法。该算法是在粒子滤波方法的基础上,应用联合概率数据互联的思想计算每个量测值对各个粒子的更新权值,从而获得最终的滤波结果。仿真结果表明,该方法可以同时很好地解决非线性非高斯系统环境下多目标机动性和数据关联问题,具有较好的跟踪性能。     

基于混合退火粒子的捷联惯导动基座传递对准

为解决非线性、非高斯条件下动基座传递对准中采用卡尔曼滤波误差较大且可能发散的问题,引入了混合退火粒子滤波.在滤波算法中,用状态参数分解和退火因子来产生重要性概率密度函数,进行重要性抽样,再进行重采样,得到系统状态的后验均值估计.仿真结果表明,这种混合退火粒子滤波与扩展卡尔曼滤波相比,精度提高了2倍,时间减少了10s.     

三种非线性滤波在再入弹道估计中的分析研究

首先在雷达直角坐标系下建立了再入目标的动力学模型,针对其运动的非线性,采用了三种经典的非线性滤波,即扩展卡尔曼滤波,不敏卡尔曼滤波以及粒子滤波进行弹道参数估计,给出了估计性能(误差均值和标准偏差),并与理论后验Cramer-Rao下限进行了对比。计算结果表明,在弹道参数采取指数建模的情况下,三种滤波的性能大致相同,从计算量、滤波性能和滤波的稳健性上综合考虑,不敏卡尔曼滤波更胜一筹。     

半捷联图像寻的制导系统导引信息构造方法

半捷联导引头的动力学数学模型非线性比较严重,EKF(Extended Kalman Filter)滤波不能满足高精度制导要求。本文采用UKF(Uncented Kalman Filter)滤波方法对框架角速率进行估计,同时结合弹上IMU测量得到的弹体角速率信息以及图像探测器处理得到的目标在像平面上的位置信息,构造导弹的准比例导引信息。通过仿真对比了基于EKF和UKF的框架角速度滤波估计精度,进行了基于UKF的导弹三维飞行仿真。结果表明,基于UKF滤波方法所构造的制导信息精度较高,能够满足导弹精确打击需求。     

非高斯环境下基于GPF算法的目标跟踪

介绍了高斯粒子滤波器(GPF)的基本思想和具体算法的实现步骤,并讨论了此算法在机动目标转弯模型跟踪中的应用,在闪烁噪声下比较了高斯粒子滤波器、粒子滤波器(PF)和扩展卡尔曼滤波器(EKF)的跟踪性能差异。仿真结果表明,GPF有效地改善了目标跟踪的效果,相比PF在精度和计算复杂度方面均有了明显改善。     

平方根容积卡尔曼滤波算法及其应用

针对使用扩展卡尔曼算法（extended Kalman filter,EKF）对复杂非线性状态估计时收敛速度慢、估计精度低的问题,提出一种平方根容积滤波算法（square root cubature Kalman filter,SRCKF）。SRCKF使用基于容积原则的数值积分方法直接计算非线性随机函数的均值和方差。该算法实现时只需计算函数值,避免了求导运算,降低了计算复杂度。且该算法传播了状态协方差的平方根,确保了协方差矩阵的对称性和半正定性,改进了数值精度和稳定性。把平方根容积卡尔曼滤波算法（SRCKF）应用到未知弹道系数的再入弹道目标的状态进行估计中。Monte Carlo数值仿真表明,平方根容积滤波算法大大降低了未知弹道系数的再入弹道目标的状态估计误差,提高估计精度,且运行速度较快。     

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...     

主动段弹道定位与跟踪算法

针对预警卫星测量方程的非线性,利用传统方法(如EKF)不可避免地会带来线性化误差.该文提出了几何定位卡尔曼滤波(GL-KF)方法,在主动段弹道位于过地心平面的假设下,根据2颗卫星的角度测量解算出导弹位置,将测量方程转化为线性模型,减小了测量方程非线性所带来的估计误差.在得到位置信息后,利用Kalman Filter实现对主动段导弹的跟踪.通过Monte-Carlo仿真可以看出,该方法较之EKF滤波有更好的估计精度.     

中段弹头IMM-EKF跟踪方法及性能分析

为了提高中段弹头跟踪收敛速度以及跟踪精度,提出了一种基于交互多模型(IMM)的扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)的跟踪算法。基于中段弹头加速度变化特点,建立了目标的中段系统动力学模型及量测模型,通过引入速度测量值,使用IMM-EKF算法对中段目标进行跟踪。仿真结果表明,通过交互多模的非线性滤波算法,可以使中段跟踪收敛速度大为加快,速度测量值的引入也使得跟踪精度有所提高,并在弹头中段与再入段衔接处有较好的跟踪性能; 验证了IMM-EKF跟踪中段弹头的有效性。     

Passive Target Tracking in Non-cooperative Radar System Based on Particle Filtering

We propose a target tracking method based on particle filtering（PF） to solve the nonlinear non-Gaussian targettracking problem in the bistatic radar systems using external radiation sources. Traditional nonlinear state estimation method is extended Kalman filtering （EKF）, which is to do the first level Taylor series extension. It will cause an inaccuracy or even a scatter estimation result on condition that there is either a highly nonlinear target or a large noise square-error. Besides, Kalman filtering is the optimal resolution under a Gaussian noise assumption, and is not suitable to the nonGaussian condition. PF is a sort of statistic filtering based on Monte Carlo simulation that is using some random samples （particles） to simulate the posterior probability density of system random variables. This method can be used in any nonlinear random system. It can be concluded through simulation that PF can achieve higher accuracy than the traditional EKF.