扩展卡尔曼滤波在目标跟踪中的应用研究

扩展卡尔曼滤波在非平稳矢量信号和噪声环境下具有广泛的应用,针对机动目标运动模型的特点,采用基于扩展卡尔曼滤波的算法对运动目标进行跟踪处理,该算法首先建立了运动目标的状态模型和观测模型,然后对观测数据进行滤波和误差估计处理,最后通过计算机的蒙特卡洛仿真得到了滤波轨迹和运动目标的距离和角度误差,仿真结果表明,扩展卡尔曼滤波算法具有很好的目标跟踪性能.     

自适应容积卡尔曼滤波在空间机动目标跟踪中的应用

针对目标在线机动时,平方根容积卡尔曼滤波不具有良好的鲁棒性,不能够快速发生响应的问题,提出一种自适应容积卡尔曼滤波(CKF)算法,算法利用CKF的平方根形式进行迭代,即SCKF。将强跟踪滤波算法引入平方根容积卡尔曼滤波,引入渐消因子对滤波发散情况进行检测和抑制,有效克服了空间目标发生机动时标准滤波器无法快速准确对其进行跟踪的问题,提高了空间目标定位跟踪的数值稳定性。仿真表明:与标准SCKF相比,自适应SCKF有效地提高了机动目标被动定位跟踪的鲁棒性,具有较高的滤波精度和稳定性,同时具有良好的实时性,能更好地完成对空间机动目标的跟踪任务。     

空基多平台对空中机动目标的被动跟踪定位算法

针对空中机动目标的被动定位跟踪问题,提出了一种先用静态估计理论对空中目标进行最小二乘估计,再采用基于“当前”统计模型的自适应滤波算法进行滤波处理的方法,取得了比最小二乘估计与卡尔曼滤波相结合的算法更好的效果。仿真结果表明,在跟踪非机动目标时,该算法和最小二乘估计与卡尔曼滤波结合的办法相当;在跟踪机动目标时,该算法的误差明显小于原算法。     

基于计算机视觉的艺术体操轨迹跟踪研究

为了解决传统基于卡尔曼滤波算法进行艺术体操轨迹跟踪时存在的跟踪漂移以及跟踪效率低等问题,研究基于计算机视觉的艺术体操轨迹跟踪方法,通过Vi Be运动目标检索算法对图像的颜色以及深度信息建模,基于图像颜色以及深度的波动检测出视频中的运动目标,采用KCF算法实现运动目标的初步跟踪,在该方法的基础上,通过改进KCF算法解决运动目标被遮挡出现的跟踪漂移问题,提高运动目标跟踪的精度和稳定性。通过Hermite插值运算运动目标质心,基于时刻t的运动模糊方向获取瞬时质心轨迹,得到最佳的运动目标质心轨迹,采用曲线拟合措施获取精确的运动目标质心轨迹。实验结果说明,所提方法可准确跟踪艺术体操运动轨迹,具有较高的跟踪效率和稳定性。     

光电/雷达复合导引头机动目标自适应跟踪技术

随着精确制导武器的发展和光电探测、制导技术的进步,红外光电导引头和雷达导引头的复合制导方式成为研究热点.针对机动目标的跟踪问题,采用自适应机动目标的"当前"统计模型,推导出自适应转换坐标卡尔曼滤波(ACMKF)方法,并进行了目标跟踪仿真分析.仿真表明,ACMKF在跟踪机动目标时,对于非线性情况适应性强,位置、速度和加速度滤波误差小,稳定性好.ACMKF通过对机动目标的自适应估计,性能优于一般的转换坐标卡尔曼滤波(CMKF)方法,在复合制导跟踪机动目标方面具有很好的工程应用前景.     

机动目标无源跟踪IMM-MKF算法

为提高运动多站对机动目标的无源跟踪性能,提出了一种新的基于交互式多模型-边缘化卡尔曼滤波(IMM-MKF)的机动目标跟踪算法。该算法将交互式多模型(IMM)结构和边缘化卡尔曼滤波(MKF)结合,利用MKF算法对每个模型进行滤波,对滤波结果进行交互作用来得到跟踪结果。以只测角机动目标跟踪为例对所提算法进行仿真分析,仿真结果表明,相对于采用扩展卡尔曼滤波(EKF)、不敏卡尔曼滤波(UKF)及容积卡尔曼滤波(CKF)算法的典型交互式多模型算法,所提算法具有更好的跟踪性能。     

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.     

基于状态噪声协方差矩阵自适应的一种卡尔曼滤波方法

卡尔曼滤波的稳定性问题是卡尔曼滤波器能否应用的关键。本文提出了一种通过设置大小状态噪声协方差矩阵Q,以及在滤波过程中自适应调整Q来提高滤波稳定性的方法。通过仿真结果可以看出,该方法提高了滤波收敛速度,减少了由于目标快机动而产生的丢跟踪的情况,同时能够在稳定跟踪时保证滤波精度,提高了目标跟踪的稳定性。     

基于无味粒子滤波的动态场景下高机动目标跟踪

针对传统粒子滤波的目标跟踪算法存在粒子退化问题,提出了基于无味粒子滤波(UPF)的目标跟踪算法。为了将当前观测信息融入,采用无味卡尔曼滤波(UKF)生成粒子滤波的提议分布,以改善滤波效果。针对目标在机动过程中引起的视觉形变以及背景的变化,又采用了颜色直方图作为目标的颜色分布模型,并与UPF相融合。仿真结果表明,该算法对动态场景下的高机动目标有较好的跟踪效果。     

机动目标跟踪的新算法

机动目标通常不是做恒定的运动,其运动状态会随时间的变化而变化.这就使描述系统运动的状态方程是非线性的,而且系统参数会不断变化.传统的推广卡尔曼滤波适用于定系统定参数的情况,如果运用到机动目标跟踪上会导致误差增大甚至滤波发散.基于此,将强跟踪滤波运用到机动目标跟踪上.强跟踪滤波在卡尔曼滤波的基础上引入了多重渐消因子,使强跟踪滤波具有极强的跟踪能力和较好地鲁棒性,因此可以很好地解决变系统变参数的问题.通过仿真,将强跟踪滤波与UT-BLUE滤波方法和EKF滤波方法进行比较,结果表明了该滤波方法的有效性和优越性.     

拟合修正Kalman滤波在弱小目标跟踪中的应用

文章在目标精确跟踪阶段，引入曲线拟合的方法进行跟踪，根据实际情况提出了拟合权系数的定义和计算公式，可以很好地预测运动方向和抑制抖动。引入Kalman滤波系统思想，提出了适合图像跟踪的目标机动性参数，应用在拟合跟踪中，实现了自适应的跟踪算法。将改进的拟合跟踪和Kalman跟踪做了比较，在分析各自优缺点基础上，把改进的拟合跟踪中和Kalman跟踪结合起来，提出了Kalman修正的拟合跟踪算法，可以较好的解决多目标跟踪中记忆跟踪、交叉跟踪、成像抖动的问题。     

雷达目标角度跟踪环路滤波器设计新方法

角度跟踪环路在机载雷达对目标的距离、速度、角度3维联合跟踪中起着至关重要的作用。该文分析指出传统采用卡尔曼滤波算法形成角度跟踪环路对机动目标角度进行跟踪时跟踪精度低,角跟踪误差收敛速度慢的缺点,提出弯曲度检测跟踪环路滤波器(Bend Degree Tracking Loop Filter, BDTLF)设计方法,其利用弯曲度检测角度曲线拐点,自适应地调节环路滤波器环路等效噪声带宽,并以此来控制角度跟踪环路。此算法加快了角跟踪误差的收敛速度,减轻了拐点处的角度滤波扰动,保持了滤波性能的连续性。计算机仿真结果验证了该文方法相比于卡尔曼滤波算法、粒子滤波算法、-- 滤波算法及恒定系数环路滤波器方法,对弱机动目标角度跟踪具有更加出色的性能。     

基于卡尔曼滤波的机动目标外推预测的研究

卡尔曼滤波在各个领域都有广泛的应用,如航天器的轨道计算、雷达目标跟踪、生产过程的自动控制等。卡尔曼滤波器在机动目标跟踪中具有良好的性能,是一种最佳估计并能够进行递推计算。为了研究卡尔曼滤波对机动目标的预测,首先用Matlab仿真验证自适应卡尔曼滤波的跟踪滤波能力,根据结果判定目标运动模型,进而在此运动模型下用卡尔曼预测对目标进行外推验证。     

三状态样条Kalman滤波与目标机动检测

基于样条方法和Kalman滤波理论，给出了一种新的三状态样条Kalman滤波方法及对目标进行机动检测的方法。该滤波方法用样条函数建立目标运动模型，应用Kalman滤波进行状态估计；该机动检测方法通过检测滤波新息来对目标机动发生或消除进行判断。由于考虑了加速度的实时估计，该滤波方法尤其适用于对弹道式目标的机动跟踪。仿真计算与实测数据计算表明：该滤波具有较高的精度；该机动检测方法具有较高的检测效率。     

针对临近空间目标跟踪的自适应AMCKF算法

临近空间飞行器具有机动特性复杂、运动轨迹多阶段性等特点,在目标跟踪的过程中,易出现由于系统模型误差较大导致跟踪精度降低、滤波发散的问题。针对该问题,在容积卡尔曼滤波的过程中加入衰减因子,通过衰减记忆的方法补偿模型误差;同时,提出了一种实时辨识容积卡尔曼滤波衰减因子的方法,达到自适应跟踪的目的。仿真结果表明:衰减记忆容积卡尔曼滤波算法能够很好地解决模型失配问题,自适应算法实时对衰减因子赋值,避免了衰减因子取值的困难,可以达到更好的跟踪效果。     

基于容积卡尔曼滤波的自适应IMM算法

在目标跟踪中,针对无迹卡尔曼滤波在高维状态下容易出现滤波精度下降甚至发散的问题,提出了一种自适应交互式多模型容积卡尔曼滤波算法。首先,将容积卡尔曼滤波引入到交互式多模型算法中,提高了算法在高维非线性情况下的滤波精度。然后,结合马尔科夫参数自适应思想,在模型概率更新阶段,利用后验信息修正马尔科夫概率转移矩阵,增大匹配模型的转移概率,进一步提高模型之间的切换速度。最后,在目标跟踪仿真中利用"当前"统计模型对算法进行验证,实验结果证明了算法的有效性。     

航空光电平台机动目标跟踪定位技术应用

利用航空光电平台对机动目标进行侦察,使用机载平台参数对探测机动目标进行定位,通过卡尔曼滤波算法解决机动目标定位离散分布,通过滑动加权及滑动平均的方法对机动目标的航向航速进行平滑。工程应用表明,上述方法可以实现对航空光电平台探测机动目标进行实时自动定位及航向航速解算,数值定位滤波精度高,满足系统定位指标的要求。     

无迹卡尔曼滤波算法在目标跟踪中的研究

无迹卡尔曼滤波(UKF)是重要的非线性滤波方法。无迹卡尔曼滤波方法是通过一组代表着均值和方差分布的采样点来对非线性系统进行非线性计算,在不对非线性方程线性近似的条件下,达到线性卡尔曼滤波器的滤波性能。文中在机动目标选定运动模型和滤波算法的基础上,对机动目标的运动作了仿真实验。从仿真分析中可以看出,无迹卡尔曼滤波在跟踪方面有很高的精度,与传统的扩展卡尔曼滤波算法相比较,无迹卡尔曼滤波算法有较小的跟踪误差。     

自由节点样条函数平滑滤波技术

考虑了目标跟踪和航天测控中测量数据的平滑问题.提出了利用自由节点样条函数来改善多项式最小二乘滤波器设计的模型和方法.用样条函数表示弹道,能改善目标机动时用多项式表示弹道引入的截断误差较大的缺点,提高弹道参数的估计精度.仿真计算结果表明该方法能显著改善目标机动时的运动参数估计精度.