高斯粒子滤波检测前跟踪方法

针对低信噪比条件下微弱目标的检测和跟踪,提出了一种高斯粒子滤波检测前跟踪（TBD）方法。该方法采用高斯粒子滤波递归地估计目标的状态,结合固定样本长度（FSS）似然比检验实现了对微弱目标的检测和跟踪。由于避免了粒子滤波TBD方法中的重采样过程,高斯粒子滤波TBD方法没有采样枯竭现象,算法复杂度小。仿真实验表明,该算法对微弱目标具有良好的实时检测和跟踪性能。     

改进粒子滤波的无线传感器网络目标跟踪算法

针对粒子滤波(PF)重采样后造成的粒子枯竭现象的问题,提出了一种基于改进重采样的粒子滤波无线传感器网络目标跟踪算法.该算法避免了残差重采样算法中的残留粒子重采样问题,减少了计算时间;通过产生新的粒子,增加了粒子的多样性,从而改善了粒子枯竭现象.仿真实验结果表明:改进重采样的粒子滤波算法提高了目标跟踪精度,降低了跟踪误差.     

基于核密度的动态初始化重置粒子滤波

针对粒子滤波过程中,长时间的重采样造成的粒子多样性枯竭,由此导致目标跟踪中出现的精度下降及跟踪轨迹大幅振荡的现象,通过对采样粒子分布规律的研究,根据粒子枯竭的程度设置重置门限,在滤波过程中实时地检测粒子枯竭参数,当粒子的枯竭超过设置门限时,采用重置初始化粒子的方法来缓解采样粒子的枯竭趋势,有效地增加了长时间大量重采样后粒子的多样性,避免了粒子所含信息过多的丢失,显著地提高了粒子滤波的精度,在二维目标跟踪模型中应用所提算法并进行仿真实验,仿真结果证明了算法的可行有效。     

高斯粒子群优化粒子滤波检测前跟踪算法

针对低信噪比时标准粒子滤波对弱小目标的检测与跟踪时存在的粒子贫乏、跟踪精度对粒子数目要求高等问题,提出一种基于高斯粒子群优化粒子滤波的弱小目标检测前跟踪算法。利用高斯粒子群优化算法优化重采样后的粒子集,使粒子集朝着后验概率密度分布取值较大的区域运动,增加粒子的多样性,克服了粒子贫乏问题,并在保证跟踪精度的前提下降低了跟踪所需要的粒子数目,提高了标准粒子滤波算法的检测和跟踪性能。同时,建立了检测前跟踪系统的观测模型和系统模型,对基于标准粒子滤波检测前跟踪算法和优化算法进行仿真,仿真实验结果表明高斯粒子群优化粒子滤波的检测前跟踪算法相比基于标准粒子滤波的检测前跟踪算法具有更好的检测与跟踪性能。     

基于高斯粒子CPHD滤波的多目标检测前跟踪算法

针对未知目标数条件下多弱小目标检测前跟踪(TBD)算法鲁棒性较低、运算量较大等问题,提出一种基于高斯粒子势概率假设密度(CPHD)滤波的多目标检测前跟踪算法.运用高斯函数近似目标状态的后验概率密度,采取粒子滤波的方法迭代更新CPHD中各高斯项的均值与协方差,无需重采样,避免了粒子退化和采样枯竭等问题;同时结合检测前跟踪算法的实际情况,得出粒子权值的更新表达式.仿真实验表明,与现有算法相比,所提出算法在降低复杂度的同时,可以更为可靠地传递目标势分布信息,从而提高多弱小目标数目和状态估计的准确性和稳定性.     

微分进化粒子滤波

针对传统粒子滤波重采样算法带来的样本贫化问题,提出了一种利用微分进化算法进行重采样的粒子滤波改进方法,新方法通过引入交叉变异操作,保持了粒子的多样性并抑制了粒子退化现象,提高了目标状态的估计与跟踪能力。仿真结果表明,相对于普通粒子滤波,新算法的估计精度提高了一倍,使用较少的粒子数即可完成跟踪任务。     

一种基于局部搜索采样的粒子滤波检测前跟踪算法

针对一类状态部分可测系统粒子滤波检测前跟踪算法中高维采样效率低的问题,提出一种基于局部搜索采样的粒子滤波器检测前跟踪算法.该算法在后验状态更新之后,在可测分量估计值的附近,对不可测分量引入先验分布信息,用少量粒子进行局部搜索采样,提高了粒子采样效率.仿真结果表明,所提出算法获得了更好的检测和跟踪性能.     

改进的粒子滤波算法在多目标跟踪中的应用研究

由于基于序贯重要性采样的粒子滤波算法存在着样本退化的问题,因此文章在几种常用的重采样算法的基础上提出了一种改进的重采样算法,通过在初始化阶段对粒子集的优化处理,在重采样阶段使用基于特定权值的改进重采样算法,从而得到了一种改进的粒子滤波算法。最后根据仿真实验表明改进的算法不但在跟踪精度上有所提高,而且对于样本退化和枯竭问题也进行了一定程度的改善,更为重要的是在多机动目标跟踪中也得到了很好的应用。     

基于量子遗传粒子滤波的WSN目标跟踪算法

为了解决粒子滤波算法中存在的严重的退化现象,以及采用常规的重采样方法解决退化问题导致的粒子耗尽问题,研究了粒子滤波退化现象存在的原因和量子遗传算法具有的优点,将量子遗传算法引入粒子滤波,提出了基于量子遗传粒子滤波的无线传感器网络目标跟踪算法.通过量子遗传算法的编码方式增加粒子集的多样性,从而缓解了粒子滤波的退化现象并解决了粒子耗尽问题,而量子的并行性也节省了计算时间,提高了跟踪的实时性.仿真结果表明了该算法是可行的.     

球粒子滤波视频跟踪算法

粒子退化现象是制约粒子滤波器性能的一个重要因素。为提高粒子采样质量和视频跟踪算法的精度,文中提出球粒子滤波视觉跟踪算法。将球状采样方式引入到粒子更新过程中较好地保证状态空间中粒子的有效性。与传统粒子滤波算法相比,这种采样方式能利用少量粒子实现分布多样性的同时,有效克服粒子退化现象。小球迭代运动可使粒子集朝较大后验概率分布区域移动。球粒子滤波算法不依赖系统状态模型特性可理想实现运动状态不规则的机动目标跟踪。实验结果表明,该算法有效提高粒子利用率,具有较好的跟踪精度。     

一种人工物理优化的粒子滤波算法

为了改善传统粒子滤波中的粒子退化和样本贫化问题,提出一种人工物理优化的粒子滤波方法.通过引入人工物理优化,对粒子滤波重采样过程进行了改进.人工物理优化虚拟力模型规定粒子间存在相互作用的吸引力或排斥力,通过优化可以使粒子集提高对后验概率密度的逼近程度,克服粒子退化的问题.同时,由于粒子在移动过程中相互牵制,优化后粒子集分布性更好,并避免了粒子重叠或过度拥挤,从而提高了估计能力,维持了粒子的多样性.仿真实验结果验证了所提出算法的有效性,同时表明,该算法具有较好的估计精度和稳定性.     

A biologically inspired improvement strategy for particle filter: Ant colony optimization assisted particle filter

Particle Filter (PF) is a sophisticated model estimation technique based on simulation. Due to the natural limitations of PF, two problems, namely particle impoverishment and sample size dependency, frequently occur during the particles updating stage and these problems will limit the accuracy of the estimation results. In order to alleviate these problems, Ant Colony Optimization is incorporated into the generic PF before the updating stage. After executing the Ant Colony optimization, impoverished particle samples will be re-positioned and closer to their locally highest likelihood distribution function. Our experimental results show that the proposed algorithm can realize better tracking performance when comparing to the generic PF, the Extended Kalman Filter and other enhanced versions of PF.     

萤火虫算法智能优化粒子滤波

针对粒子滤波(Particle filter, PF)重采样导致的粒子贫化以及需要大量粒子才能进行状态估计的问题,本文结合粒子滤波的运行机制,对萤火虫算法的寻优方式进行修正,设计了新的萤火虫位置更新公式和荧光亮度计算公式,并在此基础上提出了萤火虫算法智能优化粒子滤波.该方法引入了萤火虫群体的优胜劣汰机制以及萤火虫个体的吸引和移动的行为,使粒子群智能地向高似然区域移动,提高了粒子群的整体质量.实验表明该方法提高了粒子滤波的预测精度,同时大大降低了状态值预测所需的粒子数量.     

基于高斯分布重采样的Rao-Blackwellized粒子滤波SLAM算法

针对移动机器人同时定位与地图构建中RBPF-SLAM算法因粒子匮乏而导致栅格地图估计不精确问题, 提出一种基于高斯分布重采样的RBPF-SLAM算法.首先, 根据粒子权重大小对重采样粒子进行排序; 然后, 在重采样中利用高斯分布分散高权重粒子得到新粒子, 从而保证粒子多样性, 避免粒子匮乏, 保证栅格地图的精确构建. 实验结果表明了所提出算法的有效性, 同时也证明该算法能在粒子数减少的条件下保持可靠的估计, 有效地减少了计算量.     

Intelligent video target tracking using an evolutionary particle filter based upon improved cuckoo search

The aim of this paper is to propose an evolutionary particle filter based upon improved cuckoo search algorithm which will overcome the sample impoverishment problem of generic particle filter. In our proposed method, improved cuckoo search (ICS) algorithm is embedded into particle filter (PF) framework. Improved cuckoo search algorithm uses levy flight for generating new particles in the solution and introduced randomness in samples by abandoning a fraction of these particles. The second important contribution in this article is introduction of new way for tackling scaling and rotational error in object tracking. Performance of proposed improved cuckoo particle filter is investigated and evaluated on synthetic and standard video sequences and compared with the generic particle filter and particle swarm optimization based particle filter. We show that object tracking using improved cuckoo particle filter provides more reliable and efficient tracking results than generic particle filter and PSO-particle filter. The proposed technique works for real time video objects tracking.     

人工免疫粒子滤波算法的研究

退化现象是应用粒子滤波算法的一个主要障碍,常规的再采样方法虽然可解决退化问题,但容易产生粒子耗尽现象.针对上述问题,将人工免疫算法引入粒子滤波,提出了人工免疫粒子滤波算法.通过人工免疫算法寻找较好的粒子用于估计,以增加粒子集的多样性,从而缓解了粒子滤波的退化现象并解决了粒子耗尽问题.仿真结果表明该算法是可行的.     

基于联合多目标概率密度模型的多目标检测前跟踪算法

针对多目标环境下的检测前跟踪问题,提出了基于联合多目标概率密度（JMPD）模型的检测前跟踪（TBD）算法。JMPD模型同时模拟目标数目及其联合状态,采用粒子滤波递归估计JMPD实现目标数目及其状态的估计。仿真实验表明,所提算法在较小的延时检测的情况下,能准确估计目标的出生及消亡,并且航迹跟踪精确稳定,实现了对多个微弱目标的检测及跟踪。     

增强粒子滤波船舶组合导航算法

针对粒子滤波作为非线性/非高斯估计方法存在的粒子退化和贫化的问题,提出了一种基于集合卡尔曼滤波(Ensemble Kalman filter,EnKF)和马尔可夫蒙特卡罗(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)的增强粒子滤波算法。首先,使用EnKF分析代替先验密度对PF的建议密度进行定义,从而降低粒子退化的风险;其次,当发生粒子退化时,通过MCMC方法进行重采样,以增加粒子的多样性,从而降低了粒子贫化的可能性,提高滤波器的精度;最后,将提出的方法应用到GPS PPP/INS组合导航系统中,实验结果均表明,增强粒子滤波算法能提高估计精度,其性能优于标准粒子滤波。     

一种多样性引导的进化粒子滤波

粒子滤波(PF)算法存在的主要问题是粒子退化现象,利用重抽样过程可以有效减轻退化现象,但带来了采样枯竭问题,导致滤波精度下降.本文提出一种多样性引导的进化粒子滤波(DEPF),把粒子群优化(PSO)算法引入到传统PF中,通过PSO搜索寻优重新分配粒子,使粒子的表示更加接近真实后验.并在PSO的搜索寻优过程中使用多样性引导机制来保证所得粒子集的多样性,以提高PF的精度.仿真实验结果表明了该算法的有效性.