Two-step measurement update for extended Kalman filtering

1.INTRODUCTION TheextendedKalmanfilter(EKF)isthemost widelyusednonlinearfilterbecauseofitssimplicity despiteitsinconsistenceinsomeapplications.Thein consistenceoftheEKFmainlyarisesfromtheuseof linearization.Sincethereferencepointsforthelin earizationarearoundthepriorestimatesofthestate (filteredestimateforlinearizationofstatetransition equationandpredictiveestimateforlinearizationof measurementequation,respectively),agoodprior estimateisveryimportantfortheEKF.Inmanycas es,themeasur…     

非全测状态下的机动目标跟踪

针对空空导弹制导过程中可能出现测量信息不全的情况,以机动目标的“当前”统计模型为基础,在螺旋机动目标模型下对机动目标进行了跟踪滤波。在深入研究了扩展卡尔曼滤波算法、衰减记忆扩展卡尔曼滤波算法的基础上,利用改进的强跟踪滤波算法进行了非全测状态下的机动目标运动信息估计。仿真实验表明:改进的强跟踪滤波算法不仅能很好地完成速度和距离跟踪;如果加上多普勒速度测量,改进的强跟踪滤波算法还可跟踪上加速度。仿真结果表明了改进的强跟踪滤波算法的有效性。     

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UT变换的MMPHD机动目标跟踪

基于序列蒙特卡罗方法的多模概率假设密度(probability hypothesis density, PHD)滤波算法及其改进方法,在预测过程中依据多个并行的状态转移模型将大量粒子散布到下一时刻目标所有可能出现的状态空间,从而实现目标状态的捕获。由于这些方法大量使用粒子,造成计算量巨大、算法实时性差。为此,提出了基于无迹变换的多模PHD机动目标跟踪方法。该方法利用最新量测信息获得粒子预测过程中的建议密度函数,从而将粒子聚合在目标最可能出现的状态空间邻域中,充分实现粒子的有效利用。仿真实验表明,论文提出的算法不仅显著减少了多模PHD算法的计算量,而且在一定程度上提高了多模PHD算法的精度。     

模糊自适应强跟踪卡尔曼滤波器研究

针对卡尔曼滤波器对系统模型依赖性强、鲁棒性差和跟踪机动目标能力有限的问题,提出了一种具备模糊自适应特点的模糊强跟踪卡尔曼滤波器(fuzzystrongtrackingKalmanfilter,FSTKF)。这种方法主要利用模糊逻辑自适应控制器监测残差均值与标准差,并根据模糊规则动态调整弱化因子,从而对强跟踪滤波器中多重次优渐消因子进行自适应调整,进一步提高滤波器的估计性能。仿真结果表明,该改进滤波器跟踪机动目标的精度高于常规卡尔曼滤波器和强跟踪卡尔曼滤波器。     

空基无源相干定位系统的机动目标跟踪算法

针对空基无源相干定位系统中外辐射源状态不确定性对机动目标跟踪精度的影响,提出了一种基于多模型预测的双变量容积卡尔曼滤波算法.首先建立了机动目标跟踪的系统模型,并确定了多模型集.然后基于多模型思想,将模型交互步骤增加到状态预测步骤之后,对状态预测值进行交互融合,得到最优的状态预测值.为解决固定的马尔可夫转移概率导致系统跟...     

Bayesian target tracking based on particle filter

1 .INTRODUCTIONIn many fields including target tracking, robotics ,signal processing, ti me-series analysis , etc , theKal manfilter is one of the most widely used methodsfor esti mationinlinear Gaussiansystemand measure-ment models . However , the application of theKal man filter to nonlinear systems can be difficult .Most common approach is to use the extendedKal manfilter (EKF) .EKFsi mplylinearizes all non-linear models by using Taylor series expansions andcan, however , lead to p…     

距离速度跟踪在矢量脱靶量测量中的应用

提出了一种基于距离速度跟踪的空间目标运动轨迹提取的矢量脱靶量参数估计新方法。该方法利用发射距离高分辨信号获得较为精确的瞬时距离信息和径向速度信息,通过建立目标运动模型,采用距离速度目标跟踪定位的扩展卡尔曼滤波算法,获得目标运动的精确轨迹,利用跟踪得到的空间位置点,通过对一组线性方程求解得到矢量脱靶量参数的估计。仿真结果表明该方法可以得到满意的脱靶量估计结果。     

Electronic image stabilization system based on global feature tracking

A new robust electronic image stabilization system is presented, which involves feature-point, tracking based global motion estimation and Kalman filtering based motion compensation. First, global motion is estimated from the local motions of selected feature points. Considering the local moving objects or the inevitable mismatch, the matching validation, based on the stable relative distance between the points set is proposed, thus maintaining high accuracy and robustness. Next, the global motion parameters are accumulated for correction by Kalman filteration. The experimental result illustrates that the proposed system is effective to stabilize translational, rotational, and zooming jitter and robust to local motions.     

Modified unscented Kalman filter using modified filter gain and variance scale factor for highly maneuvering target tracking

To improve the low tracking precision caused by lagged filter gain or imprecise state noise when the target highly maneuvers, a modified unscented Kalman filter algorithm based on the improved filter gain and adaptive scale factor of state noise is presented. In every filter process, the estimated scale factor is used to update the state noise covariance Qk, and the improved filter gain is obtained in the filter process of unscented Kalman filter （UKF） via predicted variance Pk｜k-1, which is similar to the standard Kalman filter. Simulation results show that the proposed algorithm provides better accuracy and ability to adapt to the highly maneuvering target compared with the standard UKF.     

基于UKF-IMM的双红外机动目标跟踪算法

为了有效解决红外机动目标跟踪精度问题,提出基于UKF的交互式多模型IMM红外机动目标跟踪算法.该方法采用Markov过程描述多个目标模型间的切换,同时导出滤波器输入输出均加权的交互式算法.滤波器采用UKF,避免计算扩展卡尔曼滤波EKF所需的Jacobi矩阵,适用于非线性、非高斯的目标系统模型和观测模型,同时UKF可供多个模型共用,便于软、硬件实现.最后,用双红外探测器对S型机动目标进行仿真实验,给出应用该方法的具体步骤,验证了IMM-UKF的稳定性、有效性和精确性.     

基于强跟踪滤波器的改进非线性自适应观测器

对基于强跟踪滤波器的非线性自适应观测器(nonlinearadaptiveobserver,NAO)的收敛性进行了分析,给出了NAO局部渐近收敛的充分条件。提出了一种改进非线性自适应观测器(modifiednonlinearadaptiveobserver,MNAO)算法。MNAO在具有强跟踪特性的同时对输出测量中的坏数据有较强的鲁棒性。为了降低对初始误差的敏感性,采用一种强跟踪扩展卡尔曼观测器算法启动MNAO。数值仿真示例显示了本方法的有效性。     

时变转移概率IMM-SRCKF机动目标跟踪算法

给出了一种交互多模型(interacting multiple model,IMM)算法中Markov转移概率矩阵在线修正的方法,并将平方根容积卡尔曼滤波器(square-root cubature Kalman filter,SRCKF)引入到IMM算法中,提出一种时变转移概率的机动目标跟踪IMM-SRCKF算法。该算法利用当前量测中包含的模式信息,对IMM算法中的转移概率矩阵进行实时递推估计,避免了常规IMM算法中转移概率先验确定的困难,提高了模型切换速度和跟踪精度;同时,SRCKF以目标状态协方差的平方根进行迭代更新,确保了滤波过程中协方差矩阵的对称性和半正定性,改善了数值精度和稳定性。仿真实验结果表明,该算法对机动目标的跟踪性能优于常规的IMM及IMM-CKF算法。     

基于粒子滤波的机动目标跟踪改进算法

粒子滤波是指利用Monte Carlo仿真方法处理递推估计问题的非线性滤波算法,这种方法不受模型线性和Gauss假设的约束,是一种处理非线性非高斯动态系统状态估计的有效算法。在粒子滤波的基础上融合扩展卡尔曼滤波(EKF)算法,融合后的新算法在计算提议概率密度分布时,粒子的产生充分考虑当前时刻的量测,使得粒子的分布更加接近状态的后验概率分布。仿真结果表明,该算法对机动目标有更好的跟踪效果。     

UKF算法及其在目标被动跟踪中的应用

利用了一种用于非线性系统的,基于无迹变换的Kalman滤波算法的一个新的扩展方法—UKF,推导了应用于方位角预测和纯方位跟踪两个方面的UKF滤波算法,并给出了具体步骤。仿真说明了在目标跟踪领域,应用该方法比以往EKF类的方法在滤波精度上明显提高,并且在实际应用中,由于该算法实现简单、计算量小而增强了可用性。     

Modified unscented particle filter for nonlinear Bayesian tracking

A modified unscented particle filtering scheme for nonlinear tracking is proposed, in view of the potential drawbacks （such as, particle impoverishment and numerical sensitivity in calculating the prior） of the conventional unscented particle filter （UPF） confronted in practice. Specifically, a different derivation of the importance weight is presented in detail. The proposed method can avoid the calculation of the prior and reduce the effects of the impoverishment problem caused by sampling from the proposal distribution, Simulations have been performed using two illustrative examples and results have been provided to demonstrate the validity of the modified UPF as well as its improved performance over the conventional one.     

基于强跟踪UKF的航天器自主导航间接量测滤波算法

针对广义卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)和无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)缺乏对系统异常的在线自适应调整能力、导致滤波器精度降低的问题,提出了一种将强跟踪滤波(strong tracking filter, STF)和UKF相结合的滤波算法,并进一步采用部分状态信息作为间接观测量,同时量测噪声方差阵实时调整,从而避免了对观测方程求取Jacobi矩阵的过程,使滤波器的设计得到简化。将该算法应用于航天器自主导航系统中,仿真结果表明,该算法在系统出现突变或缓变异常时,能够迅速检测出异常,在保证较高估计精度的同时,提高了系统的可靠性。     

基于快速数据投影法的多目标角跟踪

提出了一种新的多目标波达方向（direction of arrival, DOA）跟踪方法。首先利用可靠且低复杂度的快速数据投影法(fast data projection method, FDPM)自适应更新阵列接收信号的时变信号子空间,再采用高斯〖CD*2〗牛顿法在更新后的信号子空间中,估计多个目标实时变化的DOA观测值,最后采用卡尔曼滤波获得当前时刻多个目标的最优DOA估计值。仿真多个交叉运动目标的情况,验证了该方法具有跟踪速度快、精度高的特点,并且可以避免数据关联。     

基于改进容积卡尔曼滤波的纯方位目标跟踪

为处理纯方位跟踪的非线性问题,提出了距离参数化均方根容积卡尔曼滤波,在消除距离信息不可测对跟踪影响的同时弱化了计算机有限字长截断效应所引入的误差。在假设目标的初始距离信息用多个参数化模型表示的基础上,对每个模型独立进行均方根容积卡尔曼滤波,并依据贝叶斯准则计算各滤波结果对应的概率,将概率和对应结果的加权融合作为最终滤波结果。实验仿真表明,该滤波虽略微提升了计算复杂度,但获得了更好的滤波精度和鲁棒性。     

基于外观相似性更新的相关滤波跟踪算法

针对核相关滤波(kernel correlation filter,KCF)算法在目标旋转、形变等复杂环境中容易产生模型漂移的问题,提出了一种基于KCF自适应更新的目标跟踪算法(adaptive updating target tracking algorithm based on KCF,AUKCF).该方法首先对响...