稳健的交互多模型转移概率选择算法

交互多模算法(IMM)是机动目标跟踪中最常使用的方法之一,但其计算量大、过程较复杂.针对交互多模型转移概率矩阵选取问题,结合目标机动检测理论,提出稳健的交互多模型转移概率选择算法.该方法通过判别机动和非机动目标,确定转移概率矩阵主对角线元素值,并进行了仿真实验.结果显示,新方法简便可靠,提高了总体的滤波效果.     

基于机动频率自适应的目标跟踪算法

利用观测新息在目标机动时发生变化的信息，设计了一种自适应的机动目标跟踪算法，通过对目标状态误差的估计，从而自适应的改变机动频率，使跟踪算法与目标的真实状态更接近，该算法具有运算量小、跟踪精度高、易于工程化实现的特点。     

自适应多速率交互式多模型算法

为提高交互式多模型算法性能，在交互式多模型算法的框架下引入了“当前”统计模型和多速率常速模型，开发了自适应多速率交互式多模型算法．Monte Carlo仿真结果表明，自适应多速率交互式多模型算法在减少计算量的同时，跟踪滤波效果优于采用常速和常加速模型的标准交互式多模型算法．     

机动目标的模糊多模型跟踪算法

设计了一种基于模糊逻辑推理的机动目标多模型跟踪新算法（FMMTA）,把量测新息对其协方差的逆的加权二次函数作为模糊推理系统的输入,并通过模糊逻辑推理得到模型集中各模型的匹配度,代替了交互式多模型（IMM）算法中的模式概率计算,降低了计算的复杂度。该算法将测量空间的不确定性映射到模糊空间,从而解决了从测量空间的不确定性到模式空间不确定性的模糊推理问题,并将模糊推理与多模型卡尔曼滤波结合,进行并行处理,有利于机动目标的实时跟踪。Monte Carlo仿真结果表明,在模糊规则设计恰当的情况下,FMMTA算法相对于IMM算法在降低机动目标位置和速度的跟踪误差方面更有效。     

一种新的Jerk模型高机动目标跟踪自适应算法

在Jerk模型的基础上,提出了一种新的高机动目标跟踪自适应算法STF-C-Jerk.该算法利用“当前”模型的思想,将Ｊerk项假设成为非零均值过程,更切合目标机动实际过程,同时通过引入强跟踪滤波器的渐消因子,实时调节滤波器增益,增强了系统对目标突发机动的自适应跟踪能力.仿真结果表明,提出的STF-C-Jerk自适应跟踪算法显著提高了Jerk模型自适应算法的跟踪性能.     

一种基于改进的“当前”统计模型自适应跟踪算法

针对工程应用中"当前"统计模型对机动频率和最大加速度经验值依赖过大,难以根据目标的加速度变化进行实时动态调整优化的问题;以及标准"当前"统计模型在跟踪非机动或弱机动目标时,精度不高的问题,在分析机动频率物理含义及其与加速度变化关系、卡尔曼滤波的新息与加速度方差关系的基础上,提出了一种高效的机动频率和加速度方差双变量自适应算法。仿真结果表明该算法能够很好地自适应目标的加速度变化;并能有效提高跟踪精度,大大提高了对非机动或弱机动目标的跟踪精度。     

机动巨标跟踪的自适应混合多模算法

本文介绍了用于机动目标跟踪的自适应混合多模算法.这个算法不需要预先定义模型,它利用一个二级卡尔曼滤波器来估计目标的加速度,这个加速度被用于混合多模算法中具有不同确定性加速度的子滤波器中.文中给出了自适应混合多模算法的一个计算机模拟结果并和无自适应混合多模算法的结果进行了比较.     

机动目标跟踪的自适应混合多模算法

本文介绍了用于机动目标跟踪的自适应混合多模算法。这个算法不需要预先定义模型,它利用一个二级卡尔曼滤波器来估计目标的加速度,这个加速度被用于混合多模算法中具有不同确定性加速度的子滤波器中。文中给出了自适应混合多模糊算法的一个计算机模拟结果并和无自适应混合多模算法的结果进行了比较。     

改进的“当前”统计模型自适应跟踪算法

针对"当前"统计模型算法及其改进的算法对弱机动目标存在较大跟踪误差,同时对机动加速度极限值有依赖的缺陷。在分析传统"当前"统计模型适用范围的基础上,提出了一种改进的"当前"统计模型自适应算法。用截断正态分布来弥补修正瑞利分布的缺陷;同时在此基础上通过预测残差向量定义调整因子对模型中各参数进行自适应调整,提高了机动模型和目标运动形式的匹配程度;并对加速度均值进行了修正,使之适合于一般运动形式。最后对算法进行了仿真实验分析。结果表明,提出的模型(ACS)较经典模型(CS)及其相关改进模型(MCS)不仅弥补了对弱机动目标的跟踪的不足,对强机动目标的跟踪精度也有较大程度的提高。     

一种用于杂波中机动目标跟踪的自适应关联波门设计方法

针对传统关联波门设计方法在应用于机动目标跟踪时容易引起失跟现象的问题,提出一种新的自适应关联波门设计方法。该方法在综合交互多模型概率数据关联算法的基础上进行关联波门设计,当波门内不存在有效量测时,首先以最大机动水平对应的模型误差协方差对关联波门进行适当扩大,确保量测点迹进入波门。然后假定目标的机动能力已知,在目标运动状态的预测范围内利用观测信息寻找最小均方误差意义下的最优波门中心。该方法可以从根本上改善关联概率,从而降低失跟率,提高目标跟踪精度。仿真结果表明,与传统关联波门设计方法相比,该方法的失跟率降低了30%~40%,而且目标机动时的跟踪精度提高了20%~30%。实测数据同样验证了该方法的有效性。     

具有固定滞后平滑的变结构机动目标跟踪

针对变结构多模型算法在目标机动性较强时,因模型切换不及时而出现较大的误差峰值问题,提出了一种固定滞后平滑的变结构多模型(lag smoothing variable structure multiple model,LS-VSMM)跟踪算法.建立一个完备的模型集,根据模型概率利用有向图切换规则实现模型子集与目标运动模式的匹配;引入固定滞后平滑算法,通过对状态向量扩维,将平滑问题转化为滤波问题,使得原特定时刻的目标状态在系统中停留的时间更长,增加更多的状态量测信息,让状态估计变得更加准确,并且以延迟一定时间输出来改善滤波性能;对算法进行了仿真实验分析.仿真结果表明,与基于无味有向图切换的多模型算法以及基于有向图切换的变结构多模型(digraph switch variable structure multiple model,DS-VSMM)算法相比,LS-VSMM算法在有效降低误差峰值的同时,提高了目标的跟踪精度.     

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.     

一种机动目标跟踪的IMM模型优化设计方法

为了提高机动目标的跟踪精度,提出了一种使用2个模型实现对机动目标跟踪的多模型算法,采用当前统计模型和扩展后的常速模型组成的模型集进行交互.该算法不受目标转弯率大小和变化的限制,对目标运动模式的未知参数变化的适应性较强.该算法对目标的跟踪精度优于传统的使用3个以上模型交互的IMM-CV/CT算法,仿真结果证明了该算法的有效性.     

Maneuvering target tracking algorithm based on CDKF in observation bootstrapping strategy

The selection and optimization of model filters affect the precision of motion pattern identifica-tion and state estimation in maneuvering target tracking directly.Aiming at improving performance of model filters, a novel maneuvering target tracking algorithm based on central difference Kalman filter in observation bootstrapping strategy is proposed.The framework of interactive multiple model ( IMM) is used to realize identification of motion pattern, and a central difference Kalman filter ( CDKF) is selected as the model filter of IMM.Considering the advantage of multi-sensor fusion method in improving the stability and reliability of observation information, the hardware cost of the observation system for multiple sensors is adopted, meanwhile, according to the data assimilation technique in Ensemble Kalman filter( EnKF) , a bootstrapping observation set is constructed by in-tegrating the latest observation and the prior information of observation noise.On that basis, these bootstrapping observations are reasonably used to optimize the filtering performance of CDKF by means of weight fusion way.The object of new algorithm is to improve the tracking precision of ob-served target by the multi-sensor fusion method without increasing the number of physical sensors. The theoretical analysis and experimental results show the feasibility and efficiency of the proposed algorithm.     

Maneuvering target tracking algorithm based on cubature Kalman filter with observation iterated update

Reasonable selection and optimization of a filter used in model estimation for a multiple model structure is the key to improve tracking accuracy of maneuvering target.Combining with the cubature Kalman filter with iterated observation update and the interacting multiple model method,a novel interacting multiple model algorithm based on the cubature Kalman filter with observation iterated update is proposed.Firstly,aiming to the structural features of cubature Kalman filter,the cubature Kalman filter with observation iterated update is constructed by the mechanism of iterated observation update.Secondly,the improved cubature Kalman filter is used as the model filter of interacting multiple model,and the stability and reliability of model identification and state estimation are effectively promoted by the optimization of model filtering step.In the simulations,compared with classic improved interacting multiple model algorithms,the theoretical analysis and experimental results show the feasibility and validity of the proposed algorithm.     

机动目标跟踪中一种改进的自适应卡尔曼滤波算法

针对“当前”统计模型中预先设置机动频率和加速度极限值造成对目标跟踪精度不高的问题,提出一种新的参数自适应算法.该算法利用目标前后2个时刻的加速度均值代替“当前”统计模型中只利用前一时刻的加速度值作为当前时刻的加速度均值,推导出了机动频率自适应,再利用加速度方差与加速度变化量之间存在的正比线性关系,推导出了加速度方差自适应,避免了由于参数设置不合理而造成的跟踪误差.理论分析和仿真结果表明,改进算法有效提高了目标跟踪精度,仿真结果验证了改进算法的有效性.     

引入多速率模型的变结构机动目标跟踪

变结构多模型方法(VSMM)能够根据目标机动的实际情况实时确定结构不断变化的模型集合,取代传统IMM方法中的固定模型集.使参与状态估计的模型分布更集中,模型数量相对较少,从而提高算法的跟踪精度.多速率模型(Multirate)能够对原始测量数据进行多分辨分解,有效的抑制量测噪声,从而提高原始数据的信噪比.文章将多速率模型引入变结构多模型方法,提出一种新的机动目标跟踪算法多速率变结构多模型方法(MRVSMM),该方法分别从改善原始数据与改善模型集合两方面对传统IMM方法进行了突破.同时,采用多个多速率模型,并将多个模型的滤波结果相互交织实现对机动目标的全速率跟踪.仿真实验证明,该算法较传统的IMM方法跟踪精度得到了一定程度的提高.     

A novel maneuvering multi-target tracking algorithm based on multiple model particle filter in clutters

To solve the problem of strong nonlinear and motion model switching of maneuvering target tracking system in clutter environment, a novel maneuvering multi-target tracking algorithm based on multiple model particle filter is presented in this paper. The algorithm realizes dynamic combination of multiple model particle filter and joint probabilistic data association algorithm. The rapid expan- sion of computational complexity, caused by the simple combination of the interacting multiple model algorithm and particle filter is solved by introducing model information into the sampling process of particle state, and the effective validation and utilization of echo is accomplished by the joint proba- bilistic data association algorithm. The concrete steps of the algorithm are given, and the theory a- nalysis and simulation results show the validity of the method.     

一种基于模型概率修正的IMM目标跟踪算法

在IMM算法的基础上,提出了一种新的机动目标跟踪FIMM算法.该算法使用中值滤波对IMM算法模型更新概率进行平滑,再对其利用模糊推理系统进行实时修正,将修正后的概率作为最后输出的权值,让有用模型概率增大,减少了模型之间的竞争,提高跟踪精度.仿真实验表明,提出的FIMM算法显著提高了IMM算法的跟踪性能.