改进的多贝努利滤波检测前跟踪算法

针对传统多贝努利滤波检测前跟踪算法中需要先验已知新生目标随机集的问题,提出一种改进算 法。首先,引入一种新的搜索机制,采用多个贝努利分量在全局范围内搜索新生目标,从而不必对目标的新生过 程进行精确建模。其次,引入一种新的回溯机制,先对每个贝努利分量进行编号,然后对存在概率超过确认门限 的分量进行回溯,从而得到每个目标的完整航迹。最后,引入边缘粒子滤波对多贝努利随机集进行近似,通过降 低采样空间的维度提高采样效率,进而改善滤波性能。实验结果表明,改进算法能够在新生目标随机集未知的条 件下,达到与理想情况接近的性能,因此具有良好的工程应用前景。     

基于关联的自适应新生目标强度CPHD滤波

量测驱动的自适应新生目标强度基数概率假设密度(adaptive target birth intensity cardinalized probability hypothesis density,ATBI-CPHD)滤波器可以在新生目标强度未知的情况下进行多目标跟踪,然而该方法利用所有量测产生新生目标,没有考虑关联问题。为此,本文提出了一种基于数据关联的改进算法。首先,给出了ATBI-CPHD在高斯混合CPHD(Gaussian mixture CPHD, GMCPHD)框架下的实现。其次,在GMCPHD滤波框架下采用一种基于量测标签的方法进行量测估计关联,并引入高斯元标签进行航迹保持,在此基础上提出了一种航迹管理方法。最后采用量测波门进行量测量测关联,利用关联后的量测产生新生目标。仿真结果表明,该算法可以在提高跟踪效果的同时提升计算效率。     

基于GM-PHD滤波的空间邻近多目标跟踪算法

针对传统的高斯混合概率假设密度(Gaussian mixture probability hypothesis density,GM-PHD)滤波器在跟踪空间邻近目标时存在错误估计、虚警和漏警问题,本文提出了一种改进算法.首先,提出一种权值重分配方案,对目标的高斯分量权值进行重分配,以提高目标邻近时GM-PHD滤波器的...     

高斯混合概率假设密度滤波的改进与应用研究

针对高斯混合概率密度(Gaussian mixture probability hypothesis density, GM-PHD)滤波器存在新生目标在整个检测区域随机出现位置难以确定的问题,实现了一种基于量测驱动目标新生概率密度函数算法,每个扫描周期接收到新的量测信息自适应生成目标强度函数,记录存活目标强度函数,从而实现自适应区分存活目标的强度函数和新生目标,提高算法精度。利用多目标位置追踪仿真数据以及实测海豚哨声信号频率对算法进行了测试,最优子模式分配函数(optional sub pattern assignment, OSPA)作为算法监测标准,结果证明了新算法在目标数目估计以及追踪精度方面都有明显的改善, 目标数目估计正确率达到97%,OSPA距离较GM-PHD算法下降30%。     

基于高斯混合EM聚类的多编队航迹起始方法

针对现有航迹起始方法难以对编队目标进行有效航迹起始的问题,在Hough变换法及其衍生算法基础上,提出基于Hough变换和高斯混合最大期望(expactation maximazation,EM)聚类的多编队目标航迹起始方法。该方法首先利用量测数据的时序信息和目标的运动参数进行筛选,剔除大量虚假量测;再对筛选后的量测数据进行Hough变换,得到初步航迹信息;然后利用相异度矩阵对所得航迹进行预聚类,完成聚类中心初始化;最后进行高斯混合EM聚类,得到聚类结果。仿真结果表明,与Hough变换法及其衍生算法相比,该方法能够快速有效地起始编队目标的航迹,解决了目标密集带来的航迹起始混乱问题。     

基于高斯混合概率假设密度滤波器的扩展目标跟踪算法

针对杂波环境下多扩展目标跟踪中航迹起始和量测集划分问题,提出了一种基于高斯混合概率假设密度滤波器的扩展目标跟踪算法。在航迹起始阶段利用最近邻指数法对量测集进行聚类趋势分析,接着通过改进OPTICS (ordering points to identify the clustering structure)算法,建立一个增广数据集排序来表示量测集的密度结构,该算法对参数选择、初始点选择均不敏感,可以滤除量测集中的杂波。仿真结果表明,在航迹起始阶段本文所提算法在保证起始性能的同时计算代价明显减少,在量测集划分过程中,所提算法能够有效划分不同形状、密度的扩展目标,自适应地确定划分数目,减少算法运行时间。     

基于Hough变换和聚类的航迹起始算法

基于Hough变换的航迹起始是密集杂波环境中低信噪比目标起始的一种有效方法,但其存在阈值选取困难及一个目标起始多条航迹(航迹簇拥)等问题.提出了一种Mean Shift多尺度聚类Hough变换航迹起始算法(MSMSC-HT).该算法先用低阈值进行航迹初选;然后对初选航迹进行多尺度聚类,并用Mean Shift算法求取聚类中心;最后通过尺度寻优自适应地确定航迹数目和航迹参数.该算法通过聚类避免阈值设计的困难,解决了航迹簇拥下航迹的检测与估计问题.仿真结果表明了算法的有效性.     

态势推演系统中飞机过渡段航迹规划算法研究

态势推演系统需在推演前根据想定对飞机进行航迹规划,其中对沿航路点飞行阶段与巡逻飞行阶段间的过渡段的航迹规划是否合理直接关系到推演航迹的真实性和有效性.分析飞机目标运动航迹及其特征,然后针对飞机过渡段航迹规划问题提出三种几何方法并进行详细分析,最后建立过渡段航迹规划算法并进行仿真验证,结果表明该算法可自动生成最佳的过渡段航迹.     

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。     

雷达与ESM综合多目标检测、跟踪与识别

为在预警监视系统中对多目标的检测、跟踪、识别过程进行统一处理,提出一种基于跳转马尔可夫系统模型高斯混合概率假设密度滤波(jump Markov system model Gaussian mixture probability hypothesis density filtering,JMS-GMPHDF)算法的雷达、电子支援措施（electronic support measures,ESM）综合多目标检测、跟踪与识别方法。该方法首先根据不同类别目标设计各自的多目标多模型高斯混合概率假设密度滤波器,并在各滤波器处理过程中同时对高斯项进行编号;然后,根据目标速度与加速度模型信息进行高斯项综合与类别判决,同时根据ESM测量信息进行型号判决;最后,通过航迹综合管理,形成具有运动状态信息以及类别、型号、航迹编号信息的确定航迹。仿真实验验证了该方法能够有效综合雷达、ESM测量数据,在进行多目标检测、跟踪的同时进行正确的类别、型号判决,并形成确定航迹。     

基于修正贝努利滤波的被动多目标跟踪算法

针对势平衡多目标多贝努利(cardinality balanced multi target multi Bernoulli, CBMeMBer）滤波中的量测信息弱化问题,提出一种改进的多目标多贝努利（improved multi target multi Bernoulli, IMeMBer）滤波。该算法通过对漏检目标的多贝努利随机集进行修正,在解决目标数过估问题的同时,避免了CBMeMBer滤波中的量测信息弱化问题。在此基础上,将高斯粒子滤波引入IMeMBer算法中,通过一组高斯粒子近似多贝努利随机集中元素的概率分布,实现被动测角情况下的多目标跟踪。仿真结果表明,所提算法能够以较小的运算代价达到高斯混合粒子劳势估计的概率假设密度滤波相似的跟踪精度,具有良好的工程应用前景。     

高斯厄米特粒子PHD被动测角多目标跟踪算法

针对传统粒子概率假设密度（probability hypothesis density, PHD）滤波跟踪被动多目标时,估计精度不高,且存在粒子退化,容易导致滤波器发散的问题,提出一种新的被动多目标跟踪算法--高斯厄米特粒子PHD滤波算法。该算法采用一族高斯厄米特滤波产生的高斯分布拟合更优的重要性密度函数,充分考虑了当前时刻的最新量测,并将该方法融入高斯混合粒子PHD（Gaussian mixture particle PHD, GMP-PHD）滤波框架中,在解决观测非线性的同时,有效提高了被动多目标的跟踪精度。实验结果表明,该算法较传统的GMP PHD滤波算法具有更高的状态估计精度,且有效降低了目标的失跟率。     

一种改进的多传感器粒子PHD滤波近似算法

概率假设密度（probability hypothesis density, PHD）滤波是一种有效的多目标跟踪算法。传统的PHD滤波只适用于单传感器,多传感器PHD滤波虽然理论上可行,但计算复杂度过高,实际中只能对其进行近似处理。迭代更新近似算法虽然简单易行,但滤波结果与参与更新的传感器顺序有很大关系,而乘积形式的多传感器PHD滤波近似算法由于存在缩放比例失衡问题,无法应用于工程实际。针对以上问题,提出了一种改进算法,先采用乘积形式计算联合似然,再采用求和形式计算缩放比例。仿真结果表明,该算法能够有效解决缩放比例失衡问题,在滤波性能和目标数估计方面均优于传统的迭代更新近似算法,具有良好的工程应用前景。     

基于量测转换序贯滤波的GMPHD机动目标跟踪

针对多普勒雷达杂波环境下的多机动目标跟踪, 提出了一种基于去相关无偏量测转换序贯滤波的多模型高斯概率假设密度算法。针对量测的非线性, 将位置量测进行无偏量测转换, 将多普勒量测进行去偏量测转换, 并通过序贯滤波方式提高跟踪精度。针对多目标的机动性, 在高斯混合概率假设密度(Gaussian mixture probability hypothesis density, GMPHD)中引入多模型思想对模型相关的高斯分量进行预测、更新处理。仿真结果显示, 所提算法可以在杂波环境中实现有效的机动多目标跟踪, 与无迹卡尔曼多模型GMPHD相比不仅跟踪精度提升了38.15%, 而且大大改善了算法效率; 与无迹卡尔曼最适高斯近似GMPHD相比, 在效率上有小幅度的增加, 且跟踪精度提升了36.47%。     

基于VB近似的自适应δ-GLMB滤波算法

目前,基于δ-扩展标签多伯努利(δ-generalized labeled multi-Bernoulli, δ-GLMB)滤波器的多目标跟踪方法假设量测噪声协方差先验已知,而实际中量测噪声协方差可能是未知或随着环境改变而变化。针对上述问题,提出一种基于变分贝叶斯(variational Bayesian, VB)近似的自适应δ-GLMB滤波算法。该算法以δ-GLMB滤波器为基础,利用逆威沙特和高斯乘积混合分布近似量测噪声协方差和多目标状态联合后验分布,通过VB近似技术推导滤波迭代。仿真结果表明,所提算法对于线性未知量测噪声协方差场景具有很强的多目标跟踪鲁棒性,在有效估计量测噪声协方差的同时实现准确的目标数和目标状态估计。     

利用多普勒信息的单步初始化GMCPHD滤波器

标准的带势概率假设密度(cardinalized probability hypothesis density, CPHD)滤波器是一个有效的多目标跟踪算法,但是它假定新生目标的强度函数先验已知,因而无法应用于新生目标在场景中任意位置出现的环境。针对此问题,提出一种单步初始化的高斯混合CPHD滤波器。该滤波器利用位置上远离当前时刻估计状态的观测值单步初始化新生目标。此外,多普勒信息一方面被用来初始化新生目标的速度,另一方面在滤波器更新步骤中,多普勒速度和位置观测信息采用串行更新方法处理。仿真结果表明,所提算法在目标数的估计精度和优化子模式分配距离方面优于已有算法。     

δ-广义标签多伯努利滤波算法的非线性扩展

针对高斯混合(Gaussian mixture, GM)实现的变分贝叶斯-δ-广义标签多伯努利(variational Bayesian-δ-generalized labeled multi-Bernoulli, VB-δ-GLMB)滤波算法在非线性场景下跟踪性能较低这一问题, 结合基于临近点算法(proximal point algorithm, PPA)和变分贝叶斯(variational Bayesian, VB)的迭代优化与容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filtering, CKF), 提出一种适用于非线性模型的机动多目标跟踪算法。该算法在GM-VB-δ-GLMB的基础上采用逆伽马(inverse-Gamma, IG)和高斯乘积混合分布近似量测噪声协方差和状态联合后验分布; 利用PPA-CKF-VB(PCKF-VB)方法对传递过程中的高斯项参数进行预测更新; 最后为提高滤波精度进行变分贝叶斯容积RTS(VB cubature Rauch-Tung-Striebel, VB-CRTS)平滑。仿真结果表明, 对于量测噪声未知的非线性系统, 所提的算法与现有的VB-δ-GLMB算法相比目标跟踪精度有显著提高。     

基于航迹关联的STLFMCW雷达多目标配对

首先分析了STLFMCW雷达估计目标径向运动速度的原理。针对利用频谱特征进行目标配对求取速度方法存在的缺陷,将多目标跟踪技术应用于目标配对,分别对上、下扫频段多目标回波起始"局部航迹",在"局部航迹"正确起始后,利用同一目标上、下扫频段内"局部航迹"的相关性实现了多目标配对;并通过配对确认矩阵的拆分减小了配对的多义性,从而显著提高了目标正确配对的概率。仿真结果表明,在复杂多目标与杂波环境下,该方法能有效实现上、下扫频段目标回波的正确配对。     

修正并行式多传感器不敏多假设跟踪算法

为了有效解决非线性系统中的多传感器多目标跟踪问题,提出了一种修正并行式多传感器不敏多假设滤波算法。算法运用概率数据互联的思想对各传感器的估计量进行概率加权,克服了并行式多传感器算法的误差积累现象,得到了一种修正的多传感器并行式算法。各传感器中量测点迹与航迹的数据互联问题通过多假设方法予以解决,并通过不敏卡尔曼滤波器完成非线性系统中的目标跟踪。仿真结果表明,从跟踪精度及稳定性方面看,所提出的算法性能要优于MSJPDA/EKF算法。