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。     

基于模型调整的自适应交互多模型算法

针对交互多模型算法的技术特点,利用量测中所包含的当前信息对目标模型集的自适应调整并对调整后的模型概率进行估计,实现了模型集的自适应交互多模型算法。介绍了这种算法的设计步骤和仿真方法。仿真结果表明了该算法比标准IMM算法具有更高精度的跟踪性能。     

基于最小模型组最优模型扩展的机动目标跟踪方法

针对变结构多模型算法中模型集自适应较复杂,且模型扩展受模型结构限制等问题,提出了一种最小模型组最优模型扩展的机动目标跟踪算法。该算法以最小模型组作为基础有效模型集,采用模型组切换方法进行模型组自适应;并根据Kullback-Leibler距离准则在连续的模型空间中对基础模型组进行最优模型扩展。因此,该算法具有模型集自适应简单、模型激活不受模型结构的限制等优点。多组实验仿真结果表明:该算法既可以对相同结构的模型进行激活,也可以对不同结构的模型进行激活;在没有明显增加计算量的同时,提高了目标的跟踪精度,具有较好的跟踪效果。     

面向天基光学监视的空间目标 TLE拟合与跟踪方法

 针对天基光学监视特点和需求对TLE拟合方法进行改进,使其适于仅测角被动跟踪定轨应用.在采样拟合方法基础上,提出基于测角资料的TLE非线性最小二乘拟合方法;将TLE单点拟合方法与SGP4模型嵌入跟踪滤波过程,在混合坐标系中采用Sigma点卡尔曼滤波方法提高滤波稳定性.仿真结果表明,本文方法在获取非合作空间目标TLE的同时可实现摄动条件下天基光学被动跟踪.     

WiFi接收机的相位跟踪研究

本文对多天线WiFi OFDM通信过程中存在的相位问题,即采样频偏和载波频偏的跟踪补偿算法进行了研究.在充分分析采样频偏和载波频偏原理的基础上,建立WiFi场景的信道模型,并在此模型下对比最小二乘估计以及卡曼滤波器平滑后的相位跟踪补偿效果.研究表明,对比最小二乘估计,使用卡曼滤波后在信噪比高于30 dB的信道上会发生误...     

区间量测下自适应交互多模型箱粒子滤波机动目标跟踪

针对现有交互多模型箱粒子滤波(Interacting Multiple Model Box Particle Filter,IMMBPF)算法在区间量测目标跟踪过程中模型切换和跟踪精度方面的不足,结合自适应交互多模型算法,提出了一种自适应交互多模型箱粒子滤波(Adaptive IMMBPF,AIMMBPF)算法。该算法利用模型似然后验信息构建修正因子,并结合阈值对马尔可夫转移概率矩阵进行自适应修正,使得匹配模型的概率快速增大,并且可以减小非匹配模型的影响,即使在目标运动模型先验信息不足或者不准确情况下,也能对模型转移概率进行自适应更新。对于量测常受到未知分布和偏差的区间误差所影响而呈现区间形式的问题,将箱粒子代替普通粒子,拟合后验概率密度从而进行滤波。仿真结果表明,相比于原有算法,该算法在区间量测机动目标跟踪的应用中,拥有更优的模型匹配度和目标跟踪精度。     

基于TLS的主动全向声呐浮标目标定位与跟踪

采用最小二乘( LS)拟和法进行主动全向浮标目标定位时容易受测量误差的影响,为此提出一种基于总体最小二乘法( TLS)的定位算法,首先对主动全向浮标的定位方程和测速方程进行变换形成线性的量测方程,然后利用潜艇测距误差和浮标定位误差的随机性,基于总体最小二乘法对量测方程进行递归解算,解算过程根据潜艇运动的物理限制,取运动模型的状态预测值作为递归过程的初值,最终实现了测量误差平滑化和航迹的整体优化。仿真结果显示算法较之最小二乘法具有更好的抑制噪声能力和机动目标跟踪能力。     

一种遮挡检测的核最小二乘视觉跟踪算法

针对视觉跟踪中目标、背景的复杂变化问题,提出一种遮挡检测的核最小二乘视觉跟踪算法。首先,以带约束的核最小二乘方法建立视觉跟踪优化模型,训练阶段,循环移位基采样构造训练样本集,达到稠密采样目的,利用循环矩阵的优良特性,通过快速傅里叶变换高效计算核最小二乘问题;同时,提出了基于高阶累积量的遮挡、形变等复杂变化的检测方法,改进分类器的更新处理机制。实验结果表明,在各种具有挑战性的视频序列,与现有最好算法对比,在实时性和精度方面,本文所提算法都具有较优的性能。      

基于非线性滤波的自适应交互式多模型算法

研究了基于非线性条件下的自适应交互多模型算法,并将EKF及UKF引入自适应交互多模型算法(AIMM).交互多模型算法(IMM)是机动目标跟踪中比较有效的方法,然而传统IMM算法中的滤波参数完全是人为先验确定的,并没有利用当前时刻量测中的信息,文中给出基于后验概率的模型转移概率自适应交互多模型算法.最后通过一个仿真实例比较了AIMM中EKF方法与UKF方法及传统IMM方法的优劣,并分析了结论.     

基于去相关无偏量测转换的机动目标跟踪

针对雷达非线性量测信息下的机动目标跟踪问题,提出了一种基于去相关无偏量测转换的跟踪算法。该算法以交互多模型算法为基础,利用多个并行的滤波模型覆盖目标可能的运动模式,其中各个子滤波器均采用去相关无偏量测转换方法解决系统量测与目标运动状态之间的非线性问题。该量测转换方法同时也克服了量测转换固有的缺陷。蒙特卡罗仿真结果表明,相对于传统的量测处理算法,采用基于去相关无偏量测转换的跟踪算法能获得更高的目标跟踪精度。     

基于数据链和光电传感器的融合跟踪

数据链是战争中信息互通、资源共享的生命线,研究了基于数据链和光电传感器的融合跟踪方法。根据数据链和光电传感器数据的不同特点,对数据链数据应用改进的交互式当前统计模型滤波外推算法进行时间配准,并根据光电传感器测量角度信息的非线性应用交互式卷积粒子(IMM-CPF)滤波算法进行融合跟踪。使用IMM-CPF和IMM-EKF算法对融合跟踪进行对比仿真,仿真结果表明,使用IMM-CPF算法的数据链和光电传感器的信息融合对目标的跟踪达到了很好的效果。     

基于量测转换IMM的多普勒雷达机动目标跟踪

多普勒雷达目标跟踪中,如何有效解决系统量测与目标状态之间的非线性并实现机动目标跟踪,是亟待解决的问题.本文提出一种基于量测转换交互多模型（Interactive Multiple Model,IMM）的目标跟踪算法,其以IMM为框架,并结合静态融合滤波器处理多普勒量测的结构,解决多普勒雷达机动目标跟踪问题.仿真结果表明了所提出算法的有效性.     

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。     

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)。     

基于中心差分的机动辐射源单站被动跟踪算法

针对机动辐射源的单站被动跟踪问题,结合中心差分滤波(central difference filter)方法,该文提出了一种基于中心差分的交互多模型(IMM)机动目标跟踪算法,无需计算基于EKF(Extended Kalman Filter)方法所需的Jacobian矩阵,易于实现。将传统IMM算法中协方差的传递改造为平方根滤波形式,数值稳定性更好。将该算法应用到联合利用径向加速度和角度信息的单站定位系统,与基于EKF的IMM算法和基于UT(Unscented Transformation)的IMM算法仿真比较表明,该文算法和基于UT的IMM算法性能相当,比基于EKF的算法具有更高的跟踪精度。     

对海面远距离运动目标定位跟踪的IMM算法研究

研究了平流层三站测时差无源定位系统对海面远距离运动目标定位与跟踪的滤波算法问题。将IMM滤波器应用到平流层三站测时差定位系统中,采用三模型组合的IMM滤波算法,首先通过时差测量参数计算出粗略的定位结果,接下来采用IMM滤波算法逐步估计出运动辐射源的速度,并修正初始的定位结果,提高定位精度。仿真结果表明,基于IMM滤波器的三站时差定位系统具有较快的收敛时间、较高的跟踪精度和适中的计算复杂度,能够对不同强度的机动目标进行定位与跟踪,很好地解决了三站时差定位系统对海面远距离运动辐射源定位跟踪的算法问题。还提出了利用回归处理的方法进一步提高固定目标定位精度的思想。     

Bearings-only maneuvering target tracking based on fuzzy clustering in a cluttered environment

This paper proposes a novel bearings-only maneuvering target tracking algorithm based on maximum entropy fuzzy clustering in a cluttered environment. In the proposed algorithm, the interacting multiple model (IMM) approach is used to solve the maneuvering problem of target, and the false alarms generated by clutter are accommodated through a probabilistic data association filter (PDAF). To reduce the computational load, the association probability is substituted by fuzzy membership degree provided by a modified version of fuzzy clustering algorithm based on maximum entropy principle, and the “maximum validation distance” is also defined based on the discrimination factor, which enables the algorithm eliminate invalid measurements. Moreover, to avoid the unobservability problem of passive target tracking, a nonlinear measurement model of multiple passive sensors is formulated. Finally, simulation results show that the proposed algorithm has advantages over the conventional IMM-PDAF algorithm in terms of simplicity and efficiency.     

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.     

ECEF坐标系弹道导弹跟踪研究

针对单模型跟踪算法无法实现对弹道导弹连续精确跟踪的问题,提出了一种地心地固坐标系下弹道导弹全阶段连续跟踪的交互式多模型(IMM)算法。根据导弹不同飞行阶段的受力情况建立IMM算法的两个滤波模型集:助推段采用恒轴向力模型,中段、再入段采用被动段跟踪模型,两个模型都利用滤波精度高、数值稳定性较好的求容积卡尔曼滤波算法进行滤波。针对该IMM算法在混合估计过程中引入偏差的问题,采用无偏混合的方法,以两种典型的跟踪场景进行仿真校验,实验结果验证了该文算法的优越性。     

用于非线性机动目标跟踪的新型IMM算法

针对在非线性机动目标跟踪中存在的滤波器易发散、机动检测有延迟等问题,把Unscented Kalman Filter(UKF)引进到交互多模型算法(IMM)中,设计了交互多模型UKF滤波器。并利用目标运动模型集概率的相对变化率设计了自适应交互多模型UKF滤波器,最后进行了计算机仿真。蒙特卡罗仿真结果表明,两种滤波算法都具备UKF滤波器精度高、稳定性好、不易发散的优点,同时不需了解目标机动的先验信息,适合于实际应用;并且自适应交互多模型UKF滤波器具有更好的跟踪效果。