机动目标跟踪的S修正无迹卡尔曼滤波算法

针对非线性观测条件下的非线性机动目标跟踪问题,借鉴线性滤波中卡尔曼滤波器的S修正防发散思想,对基本无迹卡尔曼滤波算法进行改进,提出S修正无迹卡尔曼滤波(SUKF)方法.对二维机动目标跟踪的仿真结果表明,该算法与基本UKF算法相比,跟踪精度大幅提高,但计算时间略有增加;与SPPF算法相比,跟踪精度提高,且计算复杂度大幅降低,计算时间大幅缩减.     

UKF与Mean shift算法相结合的实时目标跟踪

针对Mean shift(即MS)算法理论上的不足以及跟踪目标时的邻域跟踪局限性,提出将Mean shift算法与尺度无迹卡尔曼滤波器(Scaled unscented Kalman filter,SUKF)相结合的实时目标跟踪算法.该算法利用尺度无迹卡尔曼滤波器获取Mean shift算法的初始位置,然后,利用Mean shift算法获取跟踪位置.通过分析跟踪区域内横纵向直线的统计变化获取目标的尺度变化,依此自适应调节Mean shift跟踪算法中核函数带宽,并对高速公路上快速运动的车辆进行跟踪实验.研究结果表明:该算法与固定核窗宽Mean shift算法相比,对目标跟踪更准确;SUKF 滤波使MS的迭代次数减少,跟踪的实时性提高;核窗宽自适应调节可使跟踪误差降低到50%以下.     

基于UKF光电被动目标跟踪及可观性分析

光电经纬仪在跟踪测量过程中经常会由于云层遮挡等原因,导致目标暂时丢失情形,采用数据融合技术是保证系统连续平稳跟踪的一种有效解决办法.由于在数据融合中需要估计目标的状态信息,面临着被动目标跟踪领域普遍存在的非线性估计与可观测性两大难题.采用传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法会产生较大的估计误差,并易导致滤波发散.介绍无迹卡尔曼滤波器(unscented Kalman:Filter,UKF)来解决非线性估计问题,同时分析了光电经纬仪在实际目标跟踪时的可观测性问题,提出在不可观测条件下保持滤波稳定的方法.Monte-Carlo仿真结果证明此算法有效、可行.     

非均匀分布量测下的扩展目标跟踪方法

针对雷达方位角变化导致散射源统计特性改变的问题,提出了一种非均匀分布量测下的扩展目标跟踪方法.算法通过轮廓质心法和接受-拒绝采样法产生伪量测,并构建了分层无迹卡尔曼滤波器(hierarchical unscented kalman filter,HUKF)来估计运动状态和形状参数.实验结果表明,相比于传统的无迹卡尔曼滤...     

一类耦合Jansen-Rit模型中突变参数的非线性辨识

耦合Jansen-Rit模型可以用于模拟脑电信号的产生,其中的兴奋性增益参数的变化对模型动力学特性有重要的影响,这种变化可以用于模拟异常脑电活动的产生,因而,辨识这类突变参数具有重要意义。针对一类具有突变兴奋性增益参数的耦合Jansen-Rit模型,本文给出一种基于强跟踪容积卡尔曼滤波器的新方法来解决非线性辨识和估计问题。强跟踪容积卡尔曼滤波器结合容积卡尔曼滤波器估计精度高和强跟踪滤波器跟踪性能强的优点,能够重构非线性系统中的兴趣变量,以及辨识系统中的突变参数。仿真验证了该方法的有效性。     

采用自适应无迹卡尔曼滤波器的车速和路面附着系数估计

针对车辆主动安全控制中的车速和路面附着系数这一关键信息,提出了一种实时估计该信息的滤波算法,同时建立了将包含时变噪声统计特性的七自由度非线性车辆动力学模型作为滤波算法的标称模型,以及一种自适应无迹卡尔曼滤波算法。该算法采用传统的无迹卡尔曼滤波器来估计车速和路面附着系数,同时利用次优Sage-Husa噪声估计器对系统的噪声统计特性进行实时更新,其中采用遗忘因子限制噪声估计器的记忆长度,使新近数据发挥重要作用,使陈旧数据逐渐被遗忘,从而解决了因系统标称模型误差、外界扰动等因素引起的噪声时变的问题。在不同路面条件下进行了多种工况的实验验证,并与无迹卡尔曼滤波器的估计结果进行对比分析,结果表明,该算法具有良好的鲁棒性,其估计精度高于无迹卡尔曼滤波器,且满足车辆主动安全控制系统的要求。     

一种减轻非视距传播影响的移动台定位方法

提出了一种使用判决和卡尔曼滤波器相结合抑制消除非视距(NLOS)误差的定位方法.该方法假设目标移动台正处于跟踪状态,首先对距离测量结果中是否存在NLOS误差进行判断;然后根据判决结果选择两种不同的滤波器,对于NLOS传播由偏差卡尔曼滤波器消除NLOS误差,而对于LOS传播由无偏差卡尔曼滤波器对测量值进行平滑处理;最后利用处理后的数据估计移动台的位置.仿真结果表明在NLOS传播环境下该方法具有较高的准确性,可以有效消除NLOS误差,取得满足要求的定位精度.     

扩展卡尔曼和无迹卡尔曼滤波应用对比研究

普通卡尔曼滤波是在线性高斯情况下利用最小均方误差准则获得目标的动态估计,适应于过程和测量都属于线性系统,且误差符合高斯分布的系统。但是实际上很多系统都存在一定的非线性,表现在状态方程是非线性的,或者测量方程是非线性的。这种情况下就不能使用一般的卡尔曼滤波。解决的方法是将非线性关系进行线性近似,将其转化成线性问题。就转化为线性问题的2个方案扩展卡尔曼(EKF)和无迹卡尔曼(UKF)作出对比和分析,EKF与卡尔曼滤波原理相似,但是它将非线性函数在最佳估计点处进行泰勒级数展开,舍弃高阶分量,从而将非线性模型简单线性化;UKF是通过确定性采样,以无迹变换为基础,用卡尔曼线性滤波框架而建立起来的,对非线性系统有很好的滤波效果。最后在MATLAB平台下实验证明,与EKF相比,UKF不仅保持了系统的稳定性,而且提高了精确度。     

基于AR模型的非线性目标跟踪自适应算法

针对Jerk模型中各参数设置不合理对跟踪系统所造成的影响,提出一种基于自回归（AR）模型的Jerk参数自适应改进算法,实时估计并调整系统的参数,提高系统的跟踪精度及稳定性;同时,针对非线性目标跟踪系统扩展卡尔曼滤波算法（EKF）计算复杂跟踪精度低,提出采用平方根容积卡尔曼滤波器（SRCKF）进行状态估计,保证跟踪系统的精度和鲁棒性,为Jerk模型参数自适应提供良好条件.仿真结果验证了算法的有效性.     

基于非线性模型预测的欠驱动船舶轨迹跟踪控制研究

针对欠驱动船舶轨迹跟踪控制系统具有非线性、大惯性、时滞、局部线性不可控等特点，结合扩展卡尔曼滤波器和序列二次规划算法，设计了基于非线性模型预测的船舶轨迹跟踪控制策略.首先，设计了具有一定复杂度的参考轨迹，用于测试船舶的各种工况及工况切换情况.其次，应用船舶欠驱动三自由度运动控制模型与所设计的参考轨迹建立了非线性约束优化问题的目标函数，采用序列二次规划算法进行优化求解，并在扩展卡尔曼滤波器中对测量函数的雅可比矩阵进行了预求解以减少算法计算量.最后，通过对一艘运输船进行仿真试验，验证了所设计轨迹跟踪控制器的有效性和实时性.