基于双探测器点迹融合的机载多目标跟踪系统

多目标跟踪是多目标攻击的重要前提条件。基于数据融合技术的多目标跟踪处理分为两级 :前级为点迹融合级 ,用极大似然法设计了机载火控雷达和红外探测器的点迹融合算法。后级为融合跟踪级 ,其跟踪波门大小可调。针对近飞目标和交叉飞行目标的情况 ,点迹与航迹的关联采用了分块处理技术 ,并融合了目标的速度信息。给出了基于多探测器点迹融合的机载多目标跟踪系统的结构模型———ATSOMTA模型 ,并分析了系统的工作机制。仿真研究的结果表明了该模型的应用价值。     

集中式多传感器群目标灰色精细航迹起始算法

为解决多传感器群内目标精细航迹起始的难题,提出一种集中式多传感器群目标灰色精细航迹起始算法。该算法首先基于循环阈值模型、群中心点完成群的预分割、预互联,然后将预互联成功的群按传感器分成子群,基于灰色精细互联模型剔除同一传感器子群内的虚假量测,并利用量测合并模型消除群内多传感器对同一目标的冗余信息,最后基于灰色精细互联模型、航迹得分完成群内量测的精细互联和航迹输出。经仿真验证,与分布式多传感器修正逻辑法、基于聚类和Hough变换的集中式多传感器多编队航迹起始算法相比,该算法综合性能更优。     

一种基于协同作战能力的航迹合成方法

以网络中心战为背景,针对复杂环境下目标航迹分散、不完整的特征,讨论了基于协同作战能力(CEC)的航迹合成方法。将航迹合成方法分为数据融合型、互补跟踪型和接力跟踪型等三种类型,并提出了基于自适应改进Hough变换(AMHT)航迹起始和双门限快速联合概率数据关联(DTF-JPDA)的航迹合成算法。仿真结果表明,该方法能够实现基于协同作战的航迹合成系统,形成目标完整航迹,扩大跟踪区域并提高跟踪精度。     

基于先验信息的多假设模型中断航迹关联算法

针对经典的中断航迹关联算法在机动目标环境下航迹预测准确性差、关联效果恶化严重的问题,提出基于先验信息的多假设运动模型中断航迹关联算法。所提算法充分利用目标属性、目标运动特征、使用场景等先验信息,基于多假设思想,建立多种可能的目标运动模型并实施航迹预测,基于位置和速度信息的模糊相关函数描述预测航迹与新起始航迹的模糊匹配关系,最后基于多项式拟合原理连接满足关联关系的新、老航迹。经仿真验证,在中断区间目标发生机动运动的条件下,所提算法的关联效果相对于经典的中断航迹关联算法有显著提升。所提算法对于复杂环境具有较强的适应能力,经50次蒙特卡罗仿真,在中断时间小于18个滤波周期条件下,机动目标的平均正确关联率达到90%以上,机动环境的全局关联正确率达到85%以上。     

多传感器异步关联航迹的融合

异步航迹融合是多传感器多目标跟踪系统的一个重要问题。由于多传感器的采样速率和通信延迟不同,因此为了提高跟踪精度和准确性,融合中心必须进行异步目标航迹融合。在分布式模式下,基于各传感器在Kalman滤波器输出本地目标航迹的基础上,提出了一种融合误差均方差矩阵的迹最小意义下的异步目标航迹融合算法。给出了具体的实现步骤。仿真实验结果表明,这种融合方法是有效的。     

有限记忆ISODATA算法在航迹关联中的研究

针对多传感器多目标航迹关联的特点,提出了将基于聚类分析的ISODATA算法应用于航迹关联的解决方法。将表征航迹特征的参量构成待分类的样本空间,利用ISODATA算法对来自不同传感器的航迹进行关联。构建了基于ISODATA算法的有限记忆关联模型,利用有限步的历史航迹状态数据,有效地解决了目标密集环境下的误关联问题。通过仿真研究说明了算法的有效性。     

异步航迹关联算法与仿真

在分布式多传感多目标信息融合系统中,由于每个局部传感器的采样频率不同以及具有不同的通信延迟,导致送入融合中心的局部航迹往往不是同步的。本文提出一种异步航迹的关联方法,该方法首先基于最小二乘法实现单传感器的时域融合,从而将多传感异步航迹同步化;然后利用网络优化算法,获得相应于每个目标的各个传感器的局部航迹组合。仿真试验表明本文算法在解决异步航迹关联问题的有效性。     

基于航路-航迹关联的天波超视距雷达航迹分类

天波超视距雷达的最终任务是检测、跟踪我方感兴趣的目标。将这些目标从跟踪器输出的航迹集合中提取出来是一个难点。考虑一类存在先验航路信息的航迹辨识问题,基于假设检验理论与分类思想,提出了一种多航迹-多航路情况下的天波超视距雷达航迹分类算法。在建立的空中走廊模型基础上,先后利用目标位置、航向信息与航路做相关判断,计算航迹-航路相关代价,据此将航迹分为航路目标航迹及非航路目标航迹。仿真结果表明,提出的航迹分类算法在航路数量适中的情况下正确分类概率达到90%。     

分布式多传感器融合多目标跟踪方法

为实现杂波干扰环境中对密集多目标的精确跟踪,对于分布式多传感器融合多目标跟踪系统,提出一种序贯处理的航迹关联算法。其中航迹关联采用了粗、精关联相结合的方法,航迹融合采用了序贯的融合方法。本文算法在保证航迹关联正确的同时,大大降低了计算量。仿真实验结果说明了本文方法的有效性。     

基于模糊综合函数的航迹关联算法及其应用

密集目标环境和交叉机动航迹较多的情况下,航迹统计关联方法关联正确率降低,而利用模糊关联可以减少传感器校准和延迟误差。主要研究基于模糊综合函数的多传感器多目标航迹关联算法,根据关联特点,确立隶属度函数、综合相似度和阈值判决准则,建立了仿真模型,并将其应用于两主动声纳站的航迹关联问题。仿真结果表明该算法具有较好的适应性,处理速度快的特点,适合于密集目标或交叉及机动航迹较多的环境。     

数字式声纳的多目标跟踪算法及实现

首先介绍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。在此基础上,着重讨论了多机动目标跟踪的算法模型及算法实现,引入了当前目标模型,提高了声纳系统中对机动目标的处理能力。根据声纳信号处理的特点,提出了扇环型跟踪门模型并在多DSP阵列系统中实现。最后由系统性能测试的结果可以看出,整套系统能较好地满足设计要求。     

高度机动目标异步航迹融合算法

在现代空战中，由于作战的需要，飞机运动会出现高度机动的情况。讨论了高度机动模型（Jerkmodel）目标跟踪问题，根据机载传感器中不同类型传感器的特点，提出了在高度机动模型下基于坐标转换Kalman滤波的异步目标跟踪融合算法。仿真结果表明，该算法可以有效地改善跟踪高度机动目标的性能。     

多目标航迹相关算法及仿真研究

讨论不同位置上两传感器跟踪空中多目标的航迹相关问题，这里传感器a有距离、方位测量；传感器b有方位、仰角测量。算法分粗相关检验与精相关检验两步，后者采用从似然比检验导出的航迹相关性能指标，它特别适用于目标作编队飞行或交叉飞行。仿真结果显示，算法的效率接近理论的相关概率。     

机载雷达、红外、电子支援措施协同跟踪与管理

针对辐射限制下的目标跟踪问题,提出了一种机载雷达、红外传感器(infrared search and track, IRST)、电子支援措施(electronic support measure, ESM)协同跟踪与管理的方法。针对雷达、红外、ESM量测时间不一致的特点,采用顺序处理结构的多传感器集中式融合方式对目标进行跟踪,利用跟踪过程中的预测协方差与预定门限进行比较控制雷达辐射,并分析了红外、ESM不同间歇时间、不同控制门限与雷达辐射时间的相对关系。研究结论有助于提高作战飞机的抗侦察和抗干扰能力,从而提升整体的生存能力。     

空基外辐射源定位系统的观测站航迹优化

针对空基外辐射源定位(airborne passive coherent location, APCL)系统容易出现可观测性差、定位性能不稳定的问题,提出了观测站航迹优化算法以提高系统的定位跟踪性能。首先，建立APCL系统的二维运动学模型与量测方程,并选取系统可观测度和几何精度因子(geometrical dilution of precision, GDOP)作为优化指标,推导出航迹优化函数。然后，使用加权离散搜索优化算法控制观测站机动至最优观测位置,并以容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)为工具,对目标和外辐射源进行定位跟踪。仿真结果表明,观测站采用航迹优化算法能大幅提高系统定位的稳定性,显著减小跟踪估计误差。     

空基外辐射源定位系统的观测站航迹优化

针对空基外辐射源定位(airborne passive coherent location, APCL)系统容易出现可观测性差、定位性能不稳定的问题,提出了观测站航迹优化算法以提高系统的定位跟踪性能。首先,建立APCL系统的二维运动学模型与量测方程,并选取系统可观测度和几何精度因子(geometrical dilution of precision, GDOP)作为优化指标,推导出航迹优化函数。然后,使用加权离散搜索优化算法控制观测站机动至最优观测位置,并以容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)为工具,对目标和外辐射源进行定位跟踪。仿真结果表明,观测站采用航迹优化算法能大幅提高系统定位的稳定性,显著减小跟踪估计误差。     

航迹起始算法及性能仿真

在深入研究基于逻辑的航迹起始方法和基于Hough变换技术的航迹起始方法的基础上,把基于逻辑的方法和Hough变换法相结合,提出了基于目标运动状态的航迹起始算法。该算法首先利用目标的位置信息形成候选目标航迹,在候选目标航迹扩展过程中,利用来自同一个目标的量测数据在较短时间内(相邻2个采样周期)具有相同的运动状态,利用目标的运动状态对候选航迹进行检验。进行了性能比较仿真,仿真结果表明:该算法在正确航迹起始概率上和基于逻辑的方法相当,但其虚假航迹起始概率远低于其他航迹起始方法;并且对存储要求低,适于工程应用。     

一种基于目标运动模型的可变固定延迟的平滑算法

近来，对于机动目标跟踪的问题已经提出很多平滑方法。其中相互作用多模型一概率数据关联固定延迟算法（IMMPDAS）对在杂波环境下跟踪机动目标提供了一个较为有效的解决方法。然而，在此标准的平滑算法中，对于每一种模型采用相同的延迟间隔。提出了一种新的基于IMMPDA状态扩展系统的算法。它的改进性在于针对每种模型的复杂性采取不同的平滑延迟步幅，从而计算量将会大大降低，并且使用将更加灵活。通过对一个高度机动目标的多传感器跟踪的仿真实例来进行验证。仿真结果表明提出的平滑算法精度上与原有的平滑算法相差无几，都比已有的IMMPDA算法在航迹估计精度上有了显著提高，但却有更小的计算量。     

无源定位系统的快速航迹起始算法

航迹起始是多目标跟踪过程中面临的首要难题。基于无源定位的特点，提出了一种适用于无源定位系统的快速航迹起始方法，即航迹搜索法。这种方法首先用速度法建立可能航迹，然后利用自适应相关门技术对后续的量测集进行相关，搜索出属于该可能航迹的所有点迹后再进入下一循环搜索新的航迹。实际数据的检验结果证明了这种方法的有效性。