数字式声纳的机动目标跟踪的算法及实现

介绍了ADSP-2106X的结构及性能,着重讨论了数字式声纳数据综合后置处理的方案,其中数据综合后置处理包括对目标距离、速度和方位的测量,以实现目标搜索,判断.并在此基础上,给出了多机动目标跟踪的算法模型及算法实现, 系统性能测试结果表明,整套系统能较好地满足设计要求.     

基于IMM的UK-GMPHDF算法在多机动目标跟踪中的应用

为解决非线性系统滤波的非线性和多机动目标跟踪问题,提出了一种基于交互多模型(IMM)的无迹卡尔曼实现的高斯混合概率假设密度滤波(UK-GMPHDF)算法.该算法结合了IMM算法对不同目标机动模型的自适应能力和UK-GMPHD滤波精度高、计算量小的优点.此外,滤波器利用UK-GMPHD滤波,不仅避免了难以解决的数据关联问题,而且可以联合估计目标数和目标状态.在非线性系统和杂波环境下,通过对多机动目标跟踪的应用仿真,将该算法和基于单模型的UK-GMPHDF算法进行了比较,仿真结果表明了基于IMM的UK-GMPHDF算法具有较好的跟踪性能,大大提高了多机动目标跟踪精度,减少了跟踪的多目标误差.     

基于鲁棒H∞滤波的多站角度测量机动目标被动跟踪

建立了机动目标的多站被动红外搜索与跟踪（infrared search and tracking, IRST）系统的当前统计模型,基于该模型提出了机动目标跟踪的鲁棒H∞融合滤波算法。该算法将H∞滤波算法和集中融合跟踪算法相结合,对多站IRST测得的目标角度信息进行融合,可解决被动式跟踪系统的可观测性及非线性问题,以实现对目标较高精度的定位和跟踪。以三个观测站进行跟踪为例,对一个高机动目标进行了仿真研究,仿真结果表明,该滤波算法比扩展卡尔曼滤波（extended Kalman filter, EKF）算法有更高的跟踪性能,是IRST系统中一种有效的跟踪算法。     

机动目标跟踪的多模型多机动策略算法

在机动目标运动过程中引入机动决策的概念,建立了具有多个运动模式与多种机动决策的目标运动模型.并针对目标运动的多模式与多机动决策的特点,提出了一种多个运动模型与多种机动决策共同交互的机动目标跟踪算法.最后利用计算机仿真手段对所提出的交互式多模型多机动策略跟踪算法进行了验证,仿真结果显示此目标跟踪算法对于跟踪以多种机动策略实时机动的目标不仅是有效的,而且较之传统的交互多模型算法,跟踪性能更加优越.     

检测前跟踪应用中的传感器观测数据仿真研究

检测前跟踪是低信噪比环境下目标检测与跟踪的有效方法,应用时通常基于未作门限处理的传感器原始观测数据,而非经典跟踪中的点迹.鉴于当前还没有系统的用于检测前跟踪的传感器仿真建模研究工作,针对实际应用中常见的雷达、声纳和红外三类传感器,建立检测前跟踪处理模型,并仿真产生了各类传感器在单、多目标场景下的原始观测数据.仿真试验表明,传感器模型仿真逼真度较高,为其它种类传感器的观测数据仿真提供了参考,也为检测前跟踪算法的研究提供了便利.     

一种简化的交互多模式算法

通过对交互多模式(IMM)算法在机动目标跟踪中的分析,发现该算法在实现过程中滤波模式的确定和模式间转移概率的确定,要求具有一定的经验知识,对不能获得准确先验知识的研究带来了一定的困难。针对这种情况,研究了一种简化的IMM算法跟踪模型,该模型通过检测目标是否发生机动,自适应调整Kalman滤波(KF)的部分参数,从而实现不受IMM算法中有限模式集合限制的机动目标跟踪。通过仿真实验,证明了该算法在机动目标跟踪性能方面与IMM算法具有相似的效果,而在计算复杂度和对先验知识的要求方面有所降低     

基于当前统计模型的机动目标自适应强跟踪算法

在当前统计模型卡尔曼滤波算法的基础上,结合升半正态形模糊分布函数特性,提出了一种加速度方差两段函数自适应调整方法,该方法能自适应逼近目标真实机动并进行准确跟踪。给出了最大加速度自调整方法,克服了模型对目标最大加速度的依赖。引入强跟踪滤波算法,增强了模型对突发机动自适应跟踪的能力。理论分析和仿真结果表明,该算法提高了机动模型和系统模式的匹配程度,增强了系统对强机动目标的跟踪能力,并保持对弱机动和非机动目标良好的跟踪性能,且具有运算量小、跟踪精度高、易于工程化实现等优点。     

基于目标机动模式识别的VSMM算法

针对定结构多模型在高机动目标跟踪算法中存在计算量大、计算时间长、难以满足系统实时性等问题,提出了基于目标机动模式识别的变结构多模型算法。该算法能够选取与目标运动状态相匹配的模型集合,具有时变性、自适应性的优点。通过运用少量的运动模型组成一个模型组,然后不同的运动模型组合形成不同的模型组,以模型组代替原先定结构模型中的多模型,根据跟踪检测到的目标运动模式来选择是否更换模型组,从而用少量运算得到较为精确的次优解。仿真结果表明,该算法在跟踪强机动目标中不但能够有效降低计算量,而且可以使模型集合和目标的运动状态更好地匹配,从而提高目标跟踪精度。     

闪烁噪声机动目标跟踪的模型集交互跟踪算法

给出了一种量测噪声为闪烁噪声情况下的模型集交互机动目标跟踪算法。在雷达目标跟踪系统中由于目标位置的随机摆动,使得对其位置的量测伴随着闪烁噪声的出现,这种闪烁噪声会对目标跟踪的性能产生很大的影响。本文通过对闪烁噪声的QQplots-分析,利用高斯分布和拉普拉斯分布的合成对其进行建模,在机动目标跟踪中采用两个模型集来处理闪烁噪声的情况,并详细推导了模型集交互时机动目标跟踪算法。最后,通过Monte Carlo的仿真结果表明了该算法的有效性。     

多模型广义标签多伯努利滤波器

标准广义标签多伯努利算法没有对目标状态转移密度进行深入分析, 在带入确定运动模型的情况下无法对机动目标进行跟踪。针对这个问题, 参考基于马尔可夫跳变分支合并策略的多模型算法, 提出了交互多模型广义标签多伯努利算法、一阶广义伪贝叶斯广义标签多伯努利算法, 以及二阶广义伪贝叶斯广义标签多伯努利算法, 并将这三种多模型算法与同样针对机动多目标的马尔可夫跳变系统广义标签多伯努利算法进行比较。仿真结果表明, 与马尔可夫跳变系统广义标签多伯努利算法相比, 所提三种算法具有更低的计算时间消耗和更高的跟踪精度。其中, 一阶广义伪贝叶斯广义标签多伯努利算法计算时间消耗最低, 二阶广义伪贝叶斯广义标签多伯努利算法跟踪精度最高, 交互多模型广义标签多伯努利算法综合性能最好。     

传感器管理的结构与微观传感器管理仿真

传感器管理系统是信息融合系统的重要组成部分,是提高信息融合系统总体性能的保障。在给出传感器管理基本概念的基础上,讨论了传感器管理技术的难点与传感器管理的微观/宏观结构。利用一光电传感器模型对微观层的传感器管理———传感器控制进行了仿真研究,并讨论了传感器的控制原则。仿真结果表明,微观层的传感器管理可以使传感器对机动目标的跟踪精度得到明显改善。     

舰船红外成像目标实时识别与跟踪系统研究

同时考虑硬件设计、算法研究、软件实现三个方面,成功高效地设计了一个舰船红外成像目标实时识别与跟踪系统。硬件上采用主从式结构,主机为控制计算机,从机为TMS320C6201芯片及其外围电路构成的图像处理系统。算法研究尽量实用化,提出了一种新的目标识别和跟踪算法。软件实现时,基于硬件和软件采取了许多优化措施。该系统已成功应用于光电干扰效果评定实验中。     

基于SOPC的深空目标实时跟踪系统

提出一种用可编程片上系统技术实现深空目标检测跟踪系统的方法,该系统采用单片FPGA构建双核系统,其中一个CPU进行检测跟踪,另一个CPU进行通信控制,将软硬件设计有机融为一体。根据不同算法对数据精度要求的不同,将浮点运算和定点运算结合在一起,并使用定制指令、自定义逻辑和C2H等硬件加速技术,减少了处理时间。实测结果表明,该系统可对深空红外目标进行实时检测跟踪。     

OPTIMAL TARGET TRAJECTORY ESTIMATION AND FILTERING USING NETWORKED SENSORS

Target tracking using distributed sensor network is in general a challenging problem because it always needs to deal with real-time processing of noisy information. In this paper the problem of using nonlinear sensors such as distance and direction sensors for estimating a moving target is studied. The problem is formulated as a prudent design of nonlinear filters for a linear system subject to noisy nonlinear measurements and partially unknown input, which is generated by an exogenous system. In the worst case where the input is completely unknown, the exogenous dynamics is reduced to the random walk model. It can be shown that the nonlinear filter will have optimal convergence if the number of the sensors are large enough and the convergence rate will be highly improved if the sensors are deployed appropriately. This actually raises an interesting issue on active sensing： how to optimally move the sensors if they are considered as mobile multi-agent systems？ Finally, a simulation example is given to illustrate and validate the construction of our filter.     

一类非线性系统的自适应模型跟随控制

讨论了一类非线性系统的自适应模型跟随控制问题。首先给出了系统的一般描述,然后研究了该系统模型跟随控制的存在条件，最后讨论了如何设计前馈控制和反馈控制矩阵的迭代调节律,使得系统输出能够快速地稳定地跟随参考模型输出。仿真结果表明了这一控制方案具有良好的非线性跟随效果。     

WCDMA数字基带算法仿真平台

研究了适用于第三代移动通信系统的DS－CDMA链路的基带算法软件仿真平台，在WCDMA系统的设计中可以选择多种高级信号处理算法与运行环境，仿真平台的设计是为了进行基带处理算法如信道估计，多用户检测和空－时联合处理等算法的开发，仿真与评估，从而对系统设计进行指导，基本的链路仿真平台建立在Matlab基础上，文中还讨论了优化仿真模型，提高了仿真速度的方法。     

警戒雷达模拟器的设计与实现

讨论了舰艇编队数据融合仿真平台中雷达模拟器的设计问题，采用离线和在线两级处理结构，离线处理主要解决环境因素对雷达探测的影响，在线处理主要解决目标的检测与航迹管理。建立了考虑多种因素影响的探则模型，最终实现了满足数据融合实验要求的对海警戒雷达模拟。     

Tracking Synchronization of Networked Lagrangian Systems via Impulsive Control and Its Applications

An impulsive control scheme is proposed to investigate the tracking synchronization of ring and inline networked Lagrangian systems. Given a time-varying target trajectory, some algebraic synchronization criteria are derived to make the networked Lagrangian systems synchronize to the target trajectory. A distinctive feature of the proposed work is that the impulsive control scheme is used to investigate the highly nonlinear Lagrangian systems. By the impulsive control, each agent described by the Lagrangian system instantaneously interacts with its neighbors only at some discrete moments. Furthermore, the proposed control strategy requires only local coupling feedback for global convergence. As a direct application of the obtained theoretical results, the tracking synchronization of multiple 3-DOF mobile robots is discussed in detail and simulated. Simulation results verify the effectiveness of the proposed control strategy.     

基于边界矩和改进FCM聚类的水下目标识别

水下目标的识别是水下机器人对环境动态感知、快速定位与跟踪视觉目标的关键, 本文针对水下成像的特殊性以及成像环境的复杂性,旨在设计一种快速、准确的目标识别系统以指导水下机器人进行下一步的任务. 首先, 综合运用一些流行的算法, 简要介绍了一种有效的边界分割算法; 然后通过对边界矩的分析和修正, 构造了具有平移、旋转及比例变换不变性的仿射变换; 最后详细描述了改进的FCM聚类识别的设计理念. 通过对实测的4类物体组成的水下目标的识别实验, 证明了所提水下目标识别系统可以用于水下目标识别, 并且具有较高的鲁棒性和实时性.