光电跟踪目标的非线性滤波算法研究

推广卡尔曼滤波算法由于忽略线性化误差,当目标距离超过一定限度时,导致跟踪精度迅速下降,易发散.为此,提出了一种以改进跟踪性能的滤波算法.该算法是基于对实际测量噪声方差的正确估计.将距离测量值的非线性作为附加的噪声,进行补偿,克服了非线性的影响,距离测量误差的方差每一步重新估计.仿真结果表明本文提出的算法优于推广卡尔曼滤波算法.     

基于BP神经网络的Kalman滤波算法的改进

针对传统的Kalman滤波算法在机动较强的目标跟踪中误差变大甚至发散的缺点,考虑到BP神经网络具有较强的非线性逼近能力,提出了用BP神经网络辅助Kalman滤波的新算法,仿真表明该算法优于传统的Kalman滤波算法.     

红外传感器跟踪目标滤波算法探讨

概率数据关联滤波器(PDAF)算法用于杂波环境下时,目标跟踪存在跟踪机动目标能力低,位置误差大,协方差也大等问题;为了解决这些问题,在PDAF算法的基础上,提出了定向概率数据关联滤波器(DPDAF)算法;在不改变PDAF滤波算法的情况下,通过引入目标预测的夹角,在PDAF中增加检测方向,通过修改PDAF的似然函数,从而得到DPDAF算法;最后通过计算机仿真,DPDAF算法跟踪机动目标的能力高于传统的PDAF算法,提高了算法的跟踪性能。     

秩滤波方法

基于秩统计量相关原理提出一种秩采样方法,其采样点分布合理,能够有效地模拟系统状态的概率分布。在此基础上,进一步提出一种非线性秩滤波方法,给出秩滤波的采样策略、时间更新、量测更新公式及其计算步骤。目前常用的非线性滤波方法有无迹Kalman滤波和粒子滤波。无迹Kalman滤波方法只适用于高斯分布的情况;粒子滤波方法虽然可用于非高斯分布的非线性滤波,但却存在粒子退化及重采样引起的粒子贫化问题,且计算复杂、工作量大。而秩滤波方法不仅适用于高斯分布的非线性滤波,也适用于常见的多元t分布、多元极值分布等非高斯分布的非线性滤波,并且计算简单、计算量小,便于工程应用。从仿真算例可以看到,该方法比无迹Kalman滤波方法具有更高的滤波精度。     

一种用于光电目标跟踪的非线性滤波算法

基于传统转换测量卡尔曼滤波算法,提出了一种二阶去偏转化测量卡尔曼滤波算法。该算法对转换测量方程进行二阶泰勒展开,得到转换测量值误差的均值和方差表达式,并对转换测量方程进行去偏差补偿,再经转换测量卡尔曼滤波,从而显著减小传统滤波算法的线性化误差,提高远距离目标的跟踪精度。仿真结果表明:二阶去偏转换测量卡尔曼滤波(SCMKF)算法跟踪精度明显优于传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法和转换测量卡尔曼滤波(CMKF)算法,收敛速度比EKF算法至少可提高1倍。     

基于改进 Mean－shift算法的铲斗目标跟踪

针对挖掘机器人铲斗目标实时跟踪问题,提出了Kalman＋Mean－shift算法的铲斗目标跟踪算法。与Mean－shift算法以及Camshift 算法相比,该算法通过Kalman滤波器对目标位置的预测,解决了跟踪过程中出现干扰时无法跟踪目标的问题。运用OpenCV进行跟踪程序设计,对挖掘机模型的铲斗目标进行跟踪实验,对算法的可行性进行验证。实验结果显示,结合Kalman滤波器的Mean－shift算法能够准确地实施对铲斗目标的跟踪。     

粒子滤波算法在非线性目标跟踪系统中的应用

提出了一种基于贝叶斯理论及蒙特卡罗仿真的粒子滤波算法.该算法通过非参数化的蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟方法来实现递推贝叶斯滤波,适用于任何能用状态空间模型以及传统的卡尔曼滤波表示的非线性系统,精度可以逼近最优估计.给出了算法的理论依据及整个跟踪过程的框架,并通过仿真试验对算法进行了验证.与传统的目标跟踪算法相比,本算法不仅能实现对目标的稳定、准确跟踪,将跟踪精度提高到90%以上,并且,当受到严重遮挡而发生目标丢失时,该算法仍然能够在10帧内重新捕获目标.实验结果证明,算法对于部分遮挡等复杂的非线性、非高斯情况具有良好的跟踪性能.     

基于粒子滤波的彩色图像跟踪算法的研究

摘 要;在以往的视频跟踪中,目标检测和跟踪常常需要两个计算法则,过程比较复杂,实现耗时较多。为了实现序列彩色图像的实时检测与跟踪,本文以目标有无信息和目标位置信息为变量建立联合状态向量,利用粒子滤波方法实现目标检测及跟踪。此外为了减少计算量并且充分考虑到跟踪区域各像素的权重,建立基于颜色信息的特征直方图作为观测向量,用于后验估计。实验证明本文提出的方法能够在14.37ms内检测并跟踪目标,并且对目标的旋转变化和尺度变化具有一定的鲁棒性     

秩粒子滤波

将秩滤波与粒子滤波相结合,提出秩粒子滤波。它首先由秩滤波方法得到重要性密度函数,然后再采用粒子滤波方法进行滤波。由于秩滤波产生的重要性密度函数包含了最新的观测信息,与真实状态概率密度的支集重叠部分更大,所以,秩粒子滤波比无迹粒子滤波和粒子滤波具有更高的精度,且计算简单,便于工程应用。大量仿真结果验证了这一结论。     

基于粒子滤波和GVF-Snake的目标跟踪算法

提出了一种基于粒子滤波和GVF-Snake的自适应目标跟踪算法.该算法首先采用背景差分法获取目标初始轮廓,利用改进的GVF-Snake的强大搜索能力,使Snake收敛至运动目标的真实轮廓;然后根据控制点的距离增删控制点,达到自适应地跟踪运动和变形目标的目的;最后通过结合粒子滤波和改进的GVF-Snake,得到一种能量粒子滤波(EPF)目标跟踪算法,并利用提出的的跟踪策略,改进其抗遮挡能力.实验结果表明,被跟踪目标在遮挡情况下也能够保持良好的跟踪效果.     

一种用于光电目标跟踪的变窗宽核粒子滤波

核函数粒子滤波(Kernel Particle Filter, KPF) 是小噪声动态系统目标跟踪的一种有效方法,其所采用的核密度估计中一个重要的问题是核窗宽的选择。本文提出了一种基于协方差的变窗宽核粒子滤波算法,该方法首先通过粒子集的协方差矩阵估计粒子的粗略核窗宽和其粗略的后验概率密度,然后调节全局核窗宽获得适用于每一个粒子自身的精确核窗宽,提高核密度的估计精度,通过迭代达到对后验概率模型的寻找,使得粒子能够在核密度估计后向后验概率密度的分布移动,提高跟踪精度。通过这种方法生成的新粒子是对后验概率密度的一个更加近似的表达。实验结果表明,在小噪声动态系统中,本文提出的变窗宽核函数粒子滤波在光电目标跟踪的性能和效率上都优于传统的粒子滤波(Particle Filter,PF)、UPF(Unscented Particle Filter)以及KPF。     

光电经纬仪的机电动力学建模与耦合

以光电经纬仪伺服跟踪系统为研究对象,基于动量矩定理和欧拉动力学方程,推导出了系统中跟踪架非线性的双轴耦合动力学模型,对跟踪架各轴间的转动惯量耦合、速度耦合及动力学耦合作用规律进行了研究,从理论上给出了它们之间的解析关系式。根据系统中执行元件力矩电机的方程,最终建立了描述跟踪伺服系统中被控对象动态特性的机电动力学模型,分别采用比较测试方法与计算机仿真方法验证了理论模型的正确性,为后续研究、设计高精度的跟踪控制器和控制参数的选取及优化提供了理论参考和模型基础。     

舰载光电设备跟踪掠海目标的控制

舰载光电设备跟踪低空掠海目标时会由于载体摇摆受海面杂波的影响而导致跟踪失败,本文将基于CA模型的有限记忆最小二乘滤波与"近似-比较"模型前馈控制相结合,提出了一种能够全自动跟踪低空掠海目标的控制算法。该算法首先根据CA模型的最小二乘法从惯性导航角度数据滤波出速度数据前馈到速度回路;然后,通过"近似-比较"模型判断是否捕获了海面杂波;如果捕获了海面杂波,随即切换跟踪方式从电视跟踪转为数引跟踪。对提出的算法进行了试验验证,结果表明,该算法再次捕获掠海目标时间为437ms,比人工干预的5.93s提高了一个数量级。该算法在实现了全自动捕获、跟踪的同时,缩短了由于视轴"扎海"跟踪失败后再次捕获掠海目标的时间。     

A 3-prismatic-revolute-spherical compliant parallel platform for optoelectronic packaging

To align the optical channels of optoelectronic appliances, a 3-prismatic-revolute-spherical (3-PRS) compliant parallel platform (CPP) is proposed in this work. The platform has special large stroke compliant joints. Attention is paid to the establishment of the inverse kinematics model and the analysis of the parasitic motion (PM) of the platform. A prototype of the platform is also presented, and its accuracy is experimentally evaluated. Besides, the platform is employed as a 3 degree-of-freedom (DOF) platform for optoelectronic packaging. Furthermore, the closed-loop control strategy requires merely one optical power meter to avoid the use of complex multiple DOF detection devices. In this respect, the influence of the precision of inverse kinematics solution on the optoelectronic packaging is reduced. Moreover, a compensation rule is employed to minimize the effect of PM on the motion accuracy of the platform. The results show that the proposed 3-PRS CPP is highly efficient for optoelectronic packaging.

     

光电吊舱内框架减振系统设计

为了实现在在喷气机上用光电吊舱观测导弹发射全程的动态状况,设计了光电吊舱内框架减振系统。首先,分析了吊舱的工作环境和框架结构的工作原理,指出内框架减振的必要性。然后,讨论减振轴系的特性,指出内框架加减振器的轴系必须消间隙,并设计了一种模块式驱动轴系,此模块将力矩电机的厚度与轴承的厚度合二为一,减少了轴系的占用空间,增加了有效载荷空间。最后,提出了一种切实可行的内框架减振系统,该系统采用模块式组合方式,具有灵活性和通用性;采用内框架系统独立装调,平推进入外框架安装的设计,使内框架减振系统极易安装调试。对这种装有内框架减振系统的光电吊舱在振动台上做振动试验并观测模拟目标,结果表明,吊舱工作状况良好,跟踪目标的视频图像清晰流畅;在摇摆台上做跟踪精度检测实验,检测结果显示,跟踪精度误差不大于1mrad,满足指标要求。     

光电测试仪器遥控键盘的设计

介绍了用普通电视机遥控器、HS0 0 38红外接收器和 89C2 0 5 1单片机设计红外遥控部件的方法 ,该部件可以简单实现仪器仪表的遥控。它可以作为新型仪器的部件进行设计 ,也可作为附件改造现有的在线测试仪器     

轻武器光学瞄具的视差参数测试

在对传统的视差测量方法进行充分研究的基础上,提出了基于自动调焦技术的轻武器光学瞄具的视差参数测试方法。介绍了自动调焦技术的工作原理及其系统组成框图;根据轻武器瞄具性能指标的具体要求,结合自动调焦技术设计了一套轻武器瞄具的视差参数测试系统,并介绍了被测瞄具放入该测试系统前后的自动调焦过程;最终通过求取视度之差得到视差。根据轻武器瞄具光学系统的实际测试要求进行了5次测试实验,并对这5次实验数据进行了分析。结果表明:视差测试精度为0.0296m-1,达到了轻武器光学瞄具技术指标0.1m-1的要求,保证了测量精度。     

自适应滤波器在机械振动信号抗混叠中的应用

采用8阶开关电容滤波器和CPLD所设计的分频电路，设计了一跟踪滤波电路。解决了旋转机械在不同转速下的抗混叠滤波的问题．实现了只跟踪变化的有效信号中心频率的10倍频程，并将其它多余信号滤掉的功能。     

Sequential pulse defibrillation for implantable defibrillators

A technique is described that reduces defibrillation threshold for automatic implantable defibrillators, permits either reducing the size of the pulse generator or increasing the effectiveness of the pulse generator, and provides an increased safety factor. Defibrillation threshold was compared in 12 anesthetized dogs with mean (+/- SD) body weight of 21.6 +/- 3.4 kg for two defibrillating modalities: 1) single pulse technique with current flowing from electrodes in the right ventricle to electrodes either in the superior vena cava or on the left ventricular epicardium, and 2) sequential pulse technique. The sequential pulse technique tested uses two pulses and three or four electrodes. Current of the first 5-ms pulse flows from the superior vena caval electrode to an electrode in the right ventricle, and after a 1-ms interval, current of the second pulse flows from electrodes on the left ventricular epicardium to the right ventricular electrode. Ventricular defibrillation threshold was reduced by 56% to 6.3 +/- 1.03 joules (mean +/- SEM) (P less than 0.01). Because defibrillation threshold is less for sequential pulse defibrillation than for conventional techniques, sequential pulse defibrillators can be smaller and more effective than previously available devices.