基于航迹隶属度的分布式系统数据融合算法

航迹关联与航迹融合是分布式目标跟踪系统数据融合的关键.本文研究了基于航迹隶属度的数据融合算法.综合各传感器航迹估计形成的目标运动状态特征向量与传感器分辨率,根据模糊聚类算法建立各观测时刻航迹隶属度矩阵与系统航迹关联决策矩阵,解决融合中心航迹关联问题.根据加权融合算法思想,结合各观测时刻航迹隶属度矩阵,实时、动态分配航迹号集合中各局部航迹权值,解决目标航迹融合问题.蒙特卡罗仿真表明,算法航迹关联效果明显优于加权航迹关联算法,并得到与简单航迹融合算法一致的目标融合航迹.     

一种新的混合式数据融合方法及其在雷达组网中的应用

针对雷达组网中多型雷达数据融合存在的问题，本文对多型雷达在探测距离、探测精度、数据率以及处理时延等方面的差异进行研究，提出一种新的混合式数据融合方法。该方法对组网内同型雷达进行聚类并对聚类内雷达量测数据采用集中式融合策略生成局部融合航迹，对不同聚类间的局部融合航迹采取分布式融合策略，并在每个融合节点形成一致的全局融合航迹。通过仿真实验验证，该方法与组网内所有雷达均采用集中式融合方法相比在航迹精度、航迹实时性以及航迹连续性等方面均有不同程度的提升，证明该方法是一种可行的工程化实现方法。     

传感器网络中航迹关联的加权模糊聚类算法

提出一种基于特征加权的模糊聚类算法用于传感器网络中的航迹关联.该方法首先将分布式多传感器获得的航迹进行数据同化,然后通过同步采样将所有航迹映射为高维空间中的一组点集,最后通过特征加权的模糊c均值(FCM)聚类算法实现航迹的分类关联和信息融合.在聚类算法中通过ReliefF算法实现了特征权值的自动确定,自适应地考虑了不同时刻航迹位置对数据关联的不同影响.实验结果表明本文提出的航迹关联算法不仅具有良好的关联效果,而且通过特征的自适应加权提高了信息融合质量.     

应用K-means聚类的分布式多传感器航迹关联算法

针对分布式多传感器航迹关联的特点,考虑采用K-means聚类的航迹关联算法。将来自各传感器的局部航迹与系统航迹进行关联,并将系统航迹作为初始聚类中心,避免了K-means算法本身依赖初始值的缺陷;提出将系统航迹与局部航迹的欧式距离以及其状态向量在1范数下的距离之和作为相似度测度;设定距离门限值,减少了极端数据对聚类结果的影响,并增加多义性处理。蒙特卡洛仿真实验表明,该算法在目标密集并且目标有交叉的情况下能以较小的代价得到较高的平均正确关联率。同时,该算法克服了最近邻域法的局部最优特性和关联正确率高度依赖特征阈值等局限性。     

测量噪声相关线性系统异类传感器航迹融合

研究了异类传感器航迹融合问题。在测量噪声相关的条件下,利用线性无偏最小方差估计的基本理论,通过对异类传感器的状态估计采用顺序滤波的方法,得到了相关测量噪声线性系统异类传感器测量融合算法和状态矢量融合算法。计算机数字仿真结果表明,由于考虑了测量噪声之间的相关性,该算法比噪声不相关融合算法具有更好的跟踪性能,航迹跟踪的精度得到了改善。     

多源多目标跟踪聚类算法

本文提出了一种改进的多源约束聚类算法,以解决多传感器多目标跟踪（Multi-Object Tracking/Estimation, MOTD）问题。MOTD问题对应于在缺乏噪声和目标运动模型等先验信息的情况下,对多个传感器的量测数据进行聚类。针对现有算法对选定传感器量测敏感的问题,本文提出的算法首先根据选定传感器量测数据点的局部密度,对该传感器量测数据进行筛选排序;其次,对排序后的每一个量测数据点,计算和其他传感器量测的高斯核距离,每个传感器返回距离最小的数据点;最后计算在截断距离内的数据点的数量,当大于给定阈值时判定这些数据点为目标产生的量测,簇的中心（个数）即为目标的位置（个数）。实验结果表明,对比现有多源聚类算法,本文提出的算法在传感器目标检测概率较高的场景中聚类精度和聚类速度均有所改善。      

一种基于最大熵模糊聚类的数据关联算法

针对联合概率数据关联算法计算量上存在的组合爆炸问题,本文引入最大熵模糊聚类算法实现多目标的数据关联。使用最大熵模糊聚类得到的模糊隶属度表示目标与量测之间的联合互联概率;分析了公共回波对航迹更新的影响,对公共回波的权值进行衰减,对非公共回波的权值进行扩大,避免了航迹合并;此外根据差异因子的特性,给出剔除无效回波的方法,减少了计算量。仿真结果表明,与现有数据关联算法相比,新算法具有更优的跟踪效果。     

基于CNN 的多目标航迹融合算法

针对传统的航迹融合算法精度较低、计算过程需要先验状态估计的缺点,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的航迹融合算法。各局部航迹在融合中心已经过时空校准和航迹关联。由于目标运动轨迹具有时间相关性的特点,采用连续多周期的局部航迹估计,结合深度学习积累经验的能力,解析出当前时刻的更精确的系统航迹估计,实现航迹融合。实验表明,该种融合算法能够处理具有共同过程噪声复杂环境干扰下的综合误差,并且在不同传感器和环境情况下,以相同的CNN模型结构训练,融合后的系统航迹误差均方差都低于各局部航迹误差均方差,证明了该算法能够提高航迹精度,具有可行性。     

一种基于模糊聚类的PHD航迹维持算法

针对杂波环境下数量变化的多目标航迹关联问题,提出一种基于模糊聚类的PHD航迹维持算法.该算法充分利用多帧信息,对当前时刻状态进行多步预测,并根据惯性进行加权,然后利用模糊聚类求得当前估计属于每条航迹的隶属度,从而得到最终的航迹.与传统的估计与航迹关联算法不同,该算法在更新每条航迹信息时,不仅仅是简单地对相邻帧之间的对数似然比进行求和,而是通过加权聚类等操作综合考虑了多帧信息.实验结果表明,所提算法能够更好地保持目标航迹,即使在目标出现交叉的地方也能达到很好的跟踪精度,具有较强的鲁棒性和优良的航迹维持性能.     

基于DP-TBD 的不同分辨率传感器集中式异步融合算法

主要运用检测前跟踪动态规划(DP-TBD)算法解决不同分辨率的多传感器多目标融合问题,提出了一种基于DP-TBD的不同分辨率的传感器集中式异步融合算法。该算法分为两步:第一步将不同分辨率的传感器取得的回波数据统一对齐到相同单元格尺寸的量测空间;第二步将具有不同采样间隔的传感器得到的量测数据按照时间顺序传送至融合中心进行集中式融合。接着,用动态规划检测前跟踪算法来处理所得到的数据,并且进行航迹恢复。同时,为了提高异步融合的有效性,文中还提出了一种基于变转移状态数的算法。仿真结果说明基于DP-TBD的集中式异步融合算法的有效性,并且和单个传感器的性能比较,该算法大大改善了目标跟踪的性能。     

带反馈信息的多传感器分层估计算法

为了改善局部节点和传感器级的跟踪性能,本文研究带反馈信息的多级式多传感器系统中的状态估计技术.在给出有反馈信息情况下传感器级状态估计解的基础上,本文提出多坐标系中有反馈信息的两层集中、分布和混合估计方程.在不同笛卡尔坐标系中,本文提出了几种带反馈信息的三层多传感器系统中的航迹级融合方法,其中包括集-分估计、分-分估计和混-分估计,并以定理的形式证明有、无反馈信息情况下的两类三层状态估计是等价的、最优的.仿真结果表明,在多传感器信息融合系统中引入反馈机制可以明显改善一些局部节点和传感器级的跟踪精度.     

一种基于模糊理论的雷达与视频融合交通目标跟踪方法

为了解决单传感器在道路监测中存在的局限性以及交通环境多样化等问题,基于模糊集理论的一种目标决策标准对传统的数据融合算法进行改进。该方法利用决策层模糊集理论的多传感器融合算法对交通目标进行跟踪,采用Z型隶属函数用于决策分支的优化。与传统的算法相比,改进后的数据融合算法对雷达航迹冗余、视频干扰和目标分割等问题都有所改善,并且进一步提高了跟踪精度。收集了大量的实际交通数据来验证雷达和视频跟踪算法的有效性,实验结果表明多传感器融合算法优于单传感器的目标跟踪算法。     

基于多维分配和灰色理论的航迹关联算法

针对目前应用于分布式多传感器系统中航迹关联算法只能解决两局部节点航迹相关的问题,该文提出了一种基于多维分配的灰色航迹关联算法。该算法运用灰色理论获取各传感器航迹间的灰色关联度,以此关联度为多传感器系统的全局统计量构造多维灰色关联度矩阵,并根据此矩阵形成的多维分配问题的解获得各传感器航迹间的关联结果。仿真结果表明,在密集目标环境下和/或交叉、分岔及机动航迹较多的场合,该算法的性能明显优于传统方法,其正确关联率较灰色航迹关联算法提高了大约8.8%。     

基于TOPSIS法的弹道导弹动态航迹质量评估

导弹航迹质量的动态评估是选主站数据融合模式下反导预警态势生成的重要环节.根据各雷达对导弹目标在瞬时状态和一定时间段内的探测情况,构建了航迹质量评估指标体系,基于熵权法确定了各指标的客观权重,并将所得权重应用逼近理想解排序法(TOPSIS)进行排序,由此得出航迹质量的优劣.该方法解决了在没有真值信息比对下的实时航迹质量评...     

基于轨迹预报的空间目标断续航迹关联算法

空间目标跟踪过程中,航迹中断会严重干扰航迹融合及加重传感器负担,因此,空间目标断续航迹关联算法研究意义重大。针对传统断续航迹关联算法中直线外推得到的预测航迹具有较大误差,从而导致关联不准确的问题,提出基于轨迹预报的空间目标断续航迹关联算法。该算法基于动力学方程对空间目标进行跟踪,对中断前滤波更新值进行曲线拟合得到预报初值点,并结合目标动力学模型进行轨迹预报,将预测数据与中断后新起始航迹前几个时刻的状态更新值进行关联配对,实现空间目标中断前后航迹的关联融合。仿真实验结果验证了所提算法的有效性。     

模式简化的OTHR多径航迹融合算法

针对天波超视距雷达(OTHR)多径传播现象引起的航迹 路径模糊性问题,提出了一种模式简化的OTHR多径航迹融合算法。该算法先对经概率数据互联(PDA)算法滤波所得航迹进行聚类;然后,将同类航迹与简化后的传播模式匹配,加权得到某一关联假设下目标地理状态估计;最后,对所有关联假设下的目标地理状态估计加权融合,得到最终的目标地理状态估计。文中先通过设计仿真实验验证了简化模式的合理性,并对所提算法进行了仿真、测试。结果表明：模式简化后,并未影响多径航迹融合算法融合性能,但算法计算量与复杂度大大降低,并在某些航迹模式缺失的情况下,还能降低算法融合误差,改善融合效果。     

基于AIS的对海雷达多目标融合跟踪方法

针对海面密集目标跟踪时数据关联难度大且跟踪精度不高的问题,提出了一种基于船载自动识别系统(AIS)信息的雷达航迹融合方法。首先,根据AIS测量值和雷达的测量噪声等级确定融合系数,保证融合数据的合理性;然后,使用融合后的航迹对雷达测量值作双波门的数据关联处理,优化数据关联方法,提高源于目标测量值的置信度,降低虚警和杂波的影响,进一步提高航迹的稳健性和跟踪精度;最后通过仿真和实测数据证明了所提方法的有效性和优越性。     

杂波中多传感器数据融合改善目标航迹丢失的理论分析

本文从理论上讨论杂波环境中,多传感器数据融合对目标航迹丢失的改善。通过建立融合预测估计误差的转移概率密度函数,分析了目标航迹丢失的机理。在最近邻关联准则下,计算了融合航迹维持和融合航迹起始时的跟踪性能融合航迹平均丢失时间和融合航迹累积丢失概率与杂波密度的关系,并与单传感器的情形作了比较。结果表明,多传感器的航迹融合减小了目标丢失的可能性,提高了跟踪性能。这一结论对进一步理解数据融合的作用具有重要的理论意义。     

雷达与双波段红外探测器融合跟踪系统

利用双波段红外探测系统测到的目标双波段红外辐射信息,推导出目标的伪距离量测信息,使得单站红外探测系统变为可观测系统;在此基础上,采用带反馈的分布式估计融合算法,将雷达与双波段红外探测系统得到的局部航迹进行融合,并将每次融合估计的结果反馈给局部传感器,使得融合中心达到最优性能的同时,减小了雷达和红外局部估计的误差.仿真结果表明:①单站红外探测系统利用目标的双波段红外辐射信息能够对目标进行有效地跟踪,跟踪精度较高;②带反馈的布式估计融合算法具有良好的跟踪性能,而且能够明显改善局部传感器的跟踪精度.     

机载多传感器跟踪航迹数据融合研究

随着机载传感器的增加和性能的提高,使目标探测和跟踪信息更加全面,精度也大大提高,但机载显示和火控需求的参数是唯一的,所以需要对不同传感器探测和跟踪的目标信息进行融合.本文针对机载传感器特点和飞机平台参数需求,对多传感器跟踪生成的目标航迹数据融合进行了研究,并给出了相应算法.