初值自适应的磁性目标跟踪方法

针对在初始先验信息缺失时磁性目标滤波跟踪方法发散问题进行研究,本文提出了一种多初值模型的解决框架,并以平方根形式的中心差分卡尔曼滤波器（Square-Root Central Difference Kalman Filter,SRCDKF）为例,结合多初值模型得到了SRCDKF自适应磁性目标跟踪算法.文章首先根据远距离磁偶极子的磁场等效性,建立了多初值滤波跟踪模型,然后基于最大似然选择理论推导了如何从多模型中选择最佳结果,即多初值模型的选择方法,最后以SRCDKF滤波器为滤波单元,得到了基于SRCDKF的自适应磁性目标跟踪算法.经过仿真试验表明：（1）多初值模型建立和选择方法的有效性;（2）基于SRCDKF的自适应磁性目标跟踪算法,在初始位置信息缺失的情况下,能够有效完成对磁性目标的跟踪;（3）以不同滤波器为滤波单元的自适应跟踪算法跟踪试验结果表明,多初值模型的解决框架可解决初值先验未知下的跟踪问题.     

一种用于搜索雷达的交互多模型跟踪滤波算法

跟踪滤波算法是雷达数据处理的重要组成部分。受搜索雷达采样数据率的限制,当目标机动时,滤波器跟踪严重滞后、跟踪精度差。针对该问题,提出了基于α-β滤波和α-β-γ滤波的交互多模型跟踪滤波算法。将目标的运动状态映射到目标的运动模型,根据运动模型构造相应的滤波器,多个滤波器并行工作,实时计算每个滤波器的残差,根据滤波的残差和先验知识选择适应目标当前运动状态的滤波器输出目标预测信息。仿真结果表明,该算法在目标机动与非机动情况下均能有效跟踪目标,具有较好的适应性与滤波精度。     

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。     

基于改进交互多模型的目标跟踪波形优化算法

针对传统的交互多模型滤波算法中存在模型概率固化导致跟踪精度不高的问题,提出了基于改进交互多模型滤波的目标跟踪波形优化算法。首先,通过联合前后两个时刻的模型概率对概率转移矩阵进行加权来改进交互多模型滤波;然后,基于帐篷映射以及高斯扰动对秃鹰搜索算法进行改进;最后,在多目标场景下根据最大互信息准则,利用改进的交互多模型滤波建立目标函数,使用改进的秃鹰搜索算法设计出最优发射波形。仿真结果表明,使用所提算法可显著降低跟踪误差。     

基于高斯-艾肯特滤波的机动目标跟踪算法

针对交互式多模型(IMM)算法切换滤波模型缓慢、跟踪精度低甚至发散的问题,提出了在机动目标跟踪中使用的高斯-艾肯特滤波算法。首先,该算法确定观测模型和滤波模型集,分别构造量测方程组和滤波方程组,形成总体观测矩阵;然后,针对跟踪目标的非合作机动,提出使用卡方检验来检验滤波效果,并通过滤波控制算法实时调整滤波内存长度,使用高斯-艾肯特滤波对机动目标跟踪具有很强的灵活性,实现自适应跟踪;最后,在目标跟踪仿真中与三种改进模型集的卡尔曼滤波IMM算法进行对比验证,对两类算法进行了复杂度分析。仿真结果证明了高斯-艾肯特滤波算法的有效性,在无先验信息条件下拥有更高的跟踪精度。     

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。     

交互式多模型算法在光电跟踪控制系统中应用的仿真

分析目标运动参数滤波算法在光电跟踪控制系统中的作用,在交互式多模型算法的基础上,提出了该算法在光电跟踪控制系统中的应用问题,并建立了在光电跟踪控制系统中使用的仿真模型,通过仿真环境下光电跟踪控制系统对不同目标跟踪的数据分析可知,该算法可作为光电跟踪控制系统中复合控制前馈数据的获取算法使用,光电跟踪控制系统采用交互式多模型算法比采用--滤波算法更适合对机动目标的跟踪。     

基于粒子滤波理论的雷达多目标TBD检测

粒子滤波理论适用于在非线性和非高斯环境下的目标跟踪与检测。文中基于序列重要性采样定理,提出了模型环境和多雷达目标检测的递归贝叶斯TBD算法。此算法在基本粒子滤波算法SIR的基础上,采用多模型粒子滤波器实现了多雷达目标的检测。仿真结果表明,算法能够有效地进行目标跟踪与检测。     

杂波环境下被动多传感器机动目标跟踪新算法

针对杂波环境被动传感器机动目标跟踪问题,该文研究了一种基于粒子滤波的被动多传感器机动目标跟踪新算法。 在该算法中,首先推导了杂波环境下粒子滤波的似然函数表达式。其次将粒子滤波与交互多模型(IMM)相结合,用IMM方法实现模型的切换,以适应目标的机动变化。用粒子滤波实现对观测方程的非线性处理。最后,建立了被动多传感器的非线性观测模型,避免了目标的不可观测性,并且算法还能够处理非高斯噪声情况。仿真实验结果表明,提出的算法能够有效地对被动机动目标跟踪,且性能优于交互多模型概率数据关联滤波器(IMM-PDAF)。     

复合K噪声下机动目标跟踪自适应UPF算法

针对复合K噪声下机动目标跟踪系统具有强非线性非高斯的特点,提出了一种自适应无迹粒子滤波(Adaptive Unscented Particle Filter,AUPF)算法.该算法建立在常加速模型及其改进滤波算法基础上,并将无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)与强跟踪滤波(Strong Tracking Filter,STF)算法相结合作为提议分布,提高了系统跟踪一般机动和阶跃机动的能力.在给出复合K噪声模型的基础上,利用AUPF算法对几种典型机动目标进行了计算机仿真,并同无迹粒子滤波(Unscented Particle Filter,UPF)算法进行了比较.仿真结果表明,复合K噪声下AUPF算法能更有效地对各种机动目标进行跟踪,具有较高的跟踪精度.     

Wavelet-Based Detection and Its Application to Tracking in an IR Sequence

We propose an effective technique using a wavelet-based temporal decomposition algorithm to detect single-pixel targets with motion from frame to frame. We next integrate the proposed detection algorithm with an interacting multiple-model method and multiple filter bank approach to provide an effective solution for tracking multiple single-pixel nonmaneuvering and maneuvering targets. Through Monte Carlo simulations, we establish the efficiency and robustness of the proposed approach. Based on exhaustive empirical study, we demonstrate the effectiveness of our proposed approach in tracking multiple single-pixel targets in a sequence of infrared images with clutter and occlusion due to moving clouds in airborne applications.     

岛岸背景下的红外运动多目标跟踪

提出了一种基于粒子滤波和FCM的岛岸背景条件下红外运动多目标跟踪方法.通过对红外序列图像进行中值滤波、边缘提取、海天线检测和形态滤波等预处理,提取出若干个候选目标.然后利用基于粒子滤波和FCM的算法实现对候选目标的数据关联和连续跟踪.实验结果表明,该方法具有良好的可行性和效果.     

机动目标DOA跟踪粒子滤波算法

针对标准粒子滤波算法在机动目标波达方向(direction of arrival, DOA)随时间快速变化导致跟踪精度下降、实时性变差及多目标跟踪误差大等不足的问题,本文提出了一种改进粒子滤波(particle filter, PF)算法。该算法依据阵列信号处理模型和匀速(constant velocity,CV)模型,建立了机动目标跟踪的状态方程和观测方程作为状态空间模型,并在此基础上,借鉴多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法谱函数修改了粒子滤波的似然函数,实现了对目标方位的实时动态跟踪。仿真结果表明,与传统子空间类跟踪算法和标准粒子滤波算法相比,本文方法跟踪精度更高,收敛速度更快,抗噪能力及鲁棒性更强,对轨迹交叉的多目标跟踪性能也更优。      

一种改进的IMMPF目标跟踪算法

对多运动模型的目标进行跟踪,通常采用传统的交互式多模型粒子滤波算法。但是,该算法存在一些缺陷和不足。为此,提出了一种新的基于变速率模型和遗传算法的IMMPF目标跟踪算法。针对IMMPF算法对目标进行跟踪时可能出现的未知可变转弯速率,采用了一种更恰当的可变速率目标模型;对于IMMPF算法中的粒子多样性丧失问题,则将进化理论中的遗传算法引入到目标跟踪算法中,对采样进行优化,增加了采样粒子的多样性,使采样向后验分布取值较大的区域移动。仿真结果表明,提出的算法能更好的适应目标的机动运动,同时明显减少所需的采样数,取得了更好的跟踪性能。     

运用自组织神经网络进行多目标跟踪的算法

总结了自组织神经网络的结构、训练方法；分析了在多目标跟踪问题中数据关联的重要性及传统的数据关联方法的局限性；研究了在多目标环境下运用自组织神经网络解决数据关联的问题。提出了一种基于自组织神经网络对多个目标实施跟踪的算法，此算法采用自组织神经网络的聚类功能对目标进行数据关联处理，并将经过卡尔曼滤波后的数据信息结合到神经网络的学习训练中。仿真实验结果表明此算法能在多目标环境下取得较好的跟踪效果。     

基于地理信息的地面运动目标跟踪方法

为了提高地面运动目标跟踪精度,提出了基于地理信息约束的变结构交互多模(VS-IMM)的目标跟踪算法。通过建立地理信息系统约束地面目标运动状态,并利用目标转弯曲线模型确定滤波器中机动目标的时变运动模型集,采用地理信息约束的变结构交互多模算法可更符合实际进行地面目标机动跟踪。针对机场地面机动目标的仿真结果表明,给出的地理条件约束的目标跟踪算法比现有交互多模算法具有更好的性能。