基于概率假设密度的目标数变化视频跟踪算法

针对概率假设密度(PHD)滤波无法跟踪未知起始位置新生目标的问题,提出一种基于新生目标强度检测的PHD跟踪框架.针对原高斯混合PHD无法确定目标航迹问题,在跟踪框架中设计了基于auction的"航迹-状态估计"关联算法,给出了航迹识别的数学表述和具体实现方法.然后,给出了变目标数的多目标跟踪框架的高斯混合实现方法.采用MATLAB编程实现了所提出算法,并使用因目标新生和遮挡导致目标数变化的2种行人数据库进行了验证试验.结果表明,新算法通过目标位置观测值更新新生目标的强度函数,提高了PHD滤波对新目标和遮挡目标的响应性,能够有效跟踪任意时刻未知位置的新生目标,并能够输出目标航迹,提高了多目标跟踪的目标数估计准确性,降低了跟踪误差.     

基于双闭环的矢量推进器的AUV转向控制方法

水下无人自航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)在对海洋环境进行勘查与测量时,实际航迹与目标航迹的偏差要求控制在一定精度范围内.在传统常采用的航向单闭环方法控制下,基于矢量推进器的AUV在高速转向时存在航迹跟踪效果差的缺点.针对这一问题,设计了一种双闭环自适应转向运动控制方法.该方法基于矢量推进器机动性强的特性,在AUV转向时将航向控制闭环和航速控制闭环设计成双闭环,调整航向的同时依据航向环偏航角差实时控制航速环AUV转向目标速度.理论分析和实验证明:在AUV转向时,该控制算法可以更好地实现航迹跟踪,实际航行轨迹与目标航迹的最大偏差可以控制在10,m以内.     

空地概率数据关联转换量测滤波算法

针对实际情况下机载预警雷达虚警多、易掉点和俯仰角误差大从而导致目标航迹起始和跟踪困难的问题,以WGS-84坐标系为框架,提出机载预警雷达量测关联地面雷达航迹进行目标跟踪的PDA-UCMKF新算法,推导PDA-UCMKF方法的状态更新和误差协方差更新方程,实现了机载预警雷达对中高空目标的快速跟踪.在杂波环境下仿真对比NN-UCMKF和PDA-UCMKF方法的关联和跟踪效果,表明PDA-UCMKF方法有效、可靠且易于工程实现.      

基于局部航迹关联的多基地雷达多目标跟踪快速算法

针对仅能观测目标一维信息的多基地雷达系统,提出了一种基于局部航迹关联的多目标跟踪快速算法.该算法通过各接收机的局部跟踪处理,在获得目标一维航迹的基础上,利用目标的速度信息、局部航迹的冗余性及其与目标的一一对应关系,分级剔除了由于组合定位产生的大量虚假目标,进而通过局部航迹的关联提高了多目标跟踪的稳定性.与传统的集中式跟踪算法相比,该算法避免在融合中心进行复杂的"量测-量测"与"量测-航迹"关联运算,显著提高了计算效率,具有较好的实时性,易于工程实现.     

飞机地面防撞多传感器数据融合系统研究

为了实现对不同传感器探测和跟踪的目标信息融合,提出了一种车载飞机地面防撞的多传感器数据融合系统.采用矩不变量的方法描述飞机的特征;采用Levenberg-Marquardt算法对标准的BP网络算法进行改进,使系统快递、稳定地进行飞机识别.该算法实现了多传感器多目标定位、航迹融合等关键技术,实验表明,该系统可以较好地实现目标定位、跟踪以及目标识别的目的.     

多传感器数据融合与航迹预测的模型设计

文中建立了功能完整的多传感器数据融合模型,使用最邻近数据关联(NNDA)算法提取目标航迹,采用三次样条插值实现时间配准,并将传感器性能作为权重应用到航迹对的融合中,使用加权平均的方法融合航迹对.引用回声状态网络(ESN)技术实现航迹的预测.基于雷达数据在不同运动场景中测试模型性能,对于匀速直线运动和机动转弯的目标,模型具有较高的跟踪和预测精度.     

基于特征辅助的距离高分辨雷达航迹关联算法

针对距离高分辨雷达邻近目标跟踪问题,提出了一种检测点分布特征辅助的航迹关联算法.该算法利用标准差椭圆提取目标检测点分布特征,同时利用目标的状态信息和特征信息进行航迹关联,解决了邻近目标航迹易关联错误的问题.实验结果表明,该算法可以提高距离高分辨雷达目标关联准确度,提升航迹质量.      

自适应速度约束滤波在挖掘机GPS系统中的应用

针对挖掘机工作特点的局限性,通过引用速度约束条件和自适应协方差矩阵,在位置速度加速度模型下,提出利用自适应速度约束卡尔曼滤波器对挖掘机动静态目标进行跟踪定位.仿真和实验结果表明:利用自适应速度约束和相关滤波算法,可以有效实现挖掘机运动目标的跟踪定位优化,同时滤波算法的航迹更为连续,跟踪精度更高,均方误差更小.     

多传感器跟踪的航迹关联

多传感器目标跟踪是信息融合技术在目标跟踪领域的应用范例,航迹关联是其中的关键技术之一.提出先用模糊C-均值算法对点迹聚类,然后根据聚类的结果定义航迹关联质量,选择航迹关联质量大的为关联对.这样使关联同时能考虑当前和历史航迹,提高了关联正确率.最后把多传感器航迹融合,得到了很好的跟踪效果.仿真结果表明,该算法是确实有效的.     

无人软翼飞行器直线航迹跟踪鲁棒反步控制

为实现无人软翼飞行器的直线航迹跟踪控制,提出一种基于模拟对象的可变增益鲁棒反步控制方法.基于模拟对象方法建立软翼飞行器的航迹跟踪误差模型,并设计了可变增益反步跟踪控制器,通过合理设计增益参数,消除了部分复杂非线性项,避免了传统反步法中虚拟量高阶导数问题,简化了控制器形式,更有利于工程实现.根据Lyapunov理论设计的鲁棒反馈补偿项,在保证稳定性的同时提高了系统的鲁棒性.将控制器应用于无人软翼飞行器平面直线航迹跟踪控制中,仿真实验表明,所设计的控制器可以实现直线航迹的精确跟踪,且具有很好的鲁棒性.     

系统误差下基于双重模糊拓扑的编队航迹精细关联算法

为解决系统误差下编队内各目标航迹精细关联的难题,基于编队目标航迹的特点,利用模糊拓扑的思想,提出了一种系统误差下基于双重模糊拓扑的编队航迹精细关联算法.算法首先基于循环阈值模型对各传感器获得的航迹进行编队识别,然后利用编队中心航迹代替编队整体,深入分析系统误差对编队中心航迹的影响,建立第一重模糊拓扑模型,完成编队航迹的预互联和普通目标航迹的对准关联,最后基于预关联编队内目标航迹之间或与航迹关联对之间的拓扑关系建立第二重模糊拓扑模型,实现编队内目标航迹的精细关联.经仿真数据验证,与基于目标不变信息量的模糊航迹对准关联算法、基于航迹迭代的航迹对准关联算法和修正的加权法相比,该算法综合性能明显优越,能很好满足工程上对系统误差下编队内目标航迹精细关联的需求.      

基于隶属度的概率数据关联算法

分析了点迹-航迹关联中常用的概率数据关联算法,针对此算法在密集目标环境下,尤其是当多个目标的关联波门相交且相交区域存在有效测量时易发生误跟和跟丢的问题,对算法进行了改进,引入了测量隶属度的概念,通过计算各个有效测量与所对应目标之间的统计距离,进而求出各有效测量的隶属度,将相交的关联波门进行拆分,然后对拆分后的各个独立的关联波门分别使用概率数据关联算法进行数据关联,并采用卡尔曼滤波算法对目标进行状态估计.仿真结果表明:改进的数据关联算法相比JPDA算法,正确关联概率下降约3％,计算时间缩短38％.     

采用多树结构的快速多假设跟踪算法

多假设跟踪算法是解决多目标跟踪问题的常用方法。算法在没有任何先验知识情况下,组合不同时刻量测形成假设航迹,依据关联规则判断所有假设航迹是否成立,从而跟踪目标。在实际关联过程中,量测数量增加会导致假设航迹数量出现组合爆炸现象,从而产生大量冗余计算。文章用多树结构实现多假设算法,利用树形结构特征快速剪枝,极大减少了错误假设的冗余计算量。     

红外序列图像中运动小目标的检测方法

研究红外图像中运动小目标的检测和跟踪问题．根据红外图像中背景干扰和噪声的特点,采用梯度倒数加权低通滤波器对图像进行滤波．在目标分割和标记后,沿目标轨迹进行能量积累以搜索和跟踪小目标．实验结果表明,该方法能极大地提高实际红外目标图像的信噪比,改善目标分割效果,能有效地进行小目标的检测和跟踪,尤其适用于目标遮掩或偶尔出现目标丢失的情况．     

硅量子点表面掺氮的电子结构计算

本文在量子点表面掺入氮原子,用第一性原理方法模拟计算硅量子点（111）面上的电子结构.本文主要解决两个问题：（1）比较研究六种不同大小的量子点结构掺杂和未掺杂氮原子情况下的带隙宽度和电子态密度变化;（2）分别用广义梯度近似（GGA）和局域密度近似（LDA）两种不同的算法计算六种量子点结构的带隙宽度和态密度,并比较GGA和LDA算法的特点.计算结果发现：带隙随着量子点的尺度变小而展宽,这符合量子受限规律;在量子点表面掺杂氮原子会减小带隙宽度;重要的是发现LDA算法对局域态更加敏感.     

用于机动目标跟踪的多模型概率假设密度滤波器

针对概率假设密度(PHD)滤波器在多目标跟踪问题中无法解决目标发生较大机动时的目标丢失问题,提出了一种多模型概率假设密度(MM-PHD)滤波器.这种MM-PHD滤波器在粒子PHD滤波器的基础上,使用多模型方法对滤波器中每个描述目标状态的粒子的状态进行更新,再将更新后的粒子代入传统的PHD滤波器中用于估计目标的PHD的分布.该滤波器结合PHD滤波器和多模型方法的特点,可用于目标数未知的多机动目标跟踪,且对目标的数量和状态的估计更加准确.多机动目标跟踪的仿真实验表明,与已有方法相比,该滤波器对目标数的估计与真实情况基本一致,描述多目标状态估计误差的Wasserstein距离值降低了50%以上.     

考虑轮辙相干性的两种随机路面IFFT生成算法

基于不同轮辙路面不平度的自功率谱、互功率谱与其傅里叶变换之间的关系,证明了路面生成的IFFT法与谐波叠加法具有等价性,同时在考虑轮辙相干性的情况下推演了IFFT法中左右轮不平度特性所对应的逆Fourier变换相位角的解析相干关系;也根据左右轮辙功率谱密度阵的LU分解得到了左右轮辙不平度特性的双白噪声滤波传递关系;由此采用IFFT法,分别构建了基于相位角相干性和双白噪声滤波传递关系的两种考虑轮辙相干性的2维随机路面模拟模型.不同轮辙路面模拟结果表明,自功率谱密度几乎重合,左右轮的相干函数也吻合较好,这验证了两模型在路面模拟计算中均具有较高的可信度.      

修正的逻辑航迹起始算法性能研究

修正的逻辑航迹起始算法在原有算法的基础上根据目标的运动特性,在航迹起始阶段对落入相关域中的量测加一个限制条件,以剔除在一定程度上与航迹成V字形的测量点迹。用统计学方法提出了该算法的航迹检测概率和假航迹起始概率显式表达,在理论上指出对原有算法的改进,并用仿真实验验证了分析的正确性。     

Majorana束缚态对正常金属/三量子点/超导结构输运性质的影响

正常金属/量子点/超导结构可以产生Andreev反射现象,如果在量子点上耦合Majorana束缚态(MBSs),其Andreev反射电导将发生特殊的变化,因而可用于探测MBSs.研究了MBSs对连接在正常金属和超导体之间的线型三量子点输运性质的影响,发现零费米能处的Andreev反射电导在不考虑MBSs之间的耦合时始终等于0.5G₀(G₀=2e²/h),不受量子点能级、量子点间耦合强度、量子点与电极之间耦合强度的影响,具有明显的鲁棒性.