杂波环境下IRST系统的单站机动目标跟踪算法研究

在IRST(红外搜索与跟踪)系统的角测量信息基础上,增加了红外探测器对目标红外辐射的响应信息这一测量项,并以相邻两次测量的目标红外光谱辐射功率之比作为伪测量,构造了杂波环境下机动目标跟踪的IMM-PDAF跟踪算法。目标红外辐射响应信息的引入,使IRST系统由一个弱观察系统变为一个可观察系统;伪测量目标红外光谱辐射功率之比的构造,消除了目标红外光谱辐射强度不确定所产生的不良影响。通过跟踪一个高机动目标的仿真过程,对算法性能进行了检验,仿真结果表明:本算法对杂波环境下的机动目标能进行有效的跟踪,而且跟踪的精度也令人满意。     

基于鲁棒H∞滤波的多站角度测量机动目标被动跟踪

建立了机动目标的多站被动红外搜索与跟踪（infrared search and tracking, IRST）系统的当前统计模型,基于该模型提出了机动目标跟踪的鲁棒H∞融合滤波算法。该算法将H∞滤波算法和集中融合跟踪算法相结合,对多站IRST测得的目标角度信息进行融合,可解决被动式跟踪系统的可观测性及非线性问题,以实现对目标较高精度的定位和跟踪。以三个观测站进行跟踪为例,对一个高机动目标进行了仿真研究,仿真结果表明,该滤波算法比扩展卡尔曼滤波（extended Kalman filter, EKF）算法有更高的跟踪性能,是IRST系统中一种有效的跟踪算法。     

基于改进MHT的卫星电子信息舰船目标跟踪

针对电子侦察卫星的重访时间较长且随机、舰船目标运动模型难于精确建立、数据杂波干扰强、多辐射源扩展目标跟踪等问题,结合卫星得到的辐射源特征参数提出了基于多假设跟踪(multiple hypothesis tracking,MHT)改进的舰船目标跟踪算法。首先分析了卫星电子信息舰船目标跟踪的特点;在没有辐射源类别与个数等先验知识的情况下,利用辐射源位置和载频等信息进行了两次聚类,实现了数据压缩以及杂波抑制;再在MHT的框架上利用目标运动状态信息结合辐射源的载频特征信息实现了多目标多辐射源的边跟踪边参数估计。仿真对比实验结果表明,结合辐射源特征信息的方法具有更好的跟踪性能,具有较高的跟踪精确性与稳健性。     

关联深度自适应的多假设跟踪研究

多假设跟踪(multiple hypothesis tracking, MHT)方法是一种在多个扫描上评价关联假设并由此做出决策的贝叶斯型关联跟踪方法,此方法能够在信噪比低10~100倍的状况下获得与单扫描方法相当的性能,但同时会带来相当大的计算量。本文研究了面向航迹MHT中的关键算法,包括航迹得分计算与航迹树的生成、将航迹聚类和假设生成建模为图论问题并求解、N-扫描回溯剪枝等,特别关注了这些算法过程的实现;提出了一种关联深度自适应(adaptive association depth, AAD)方法,使关联深度随关联场景的复杂程度自适应变化;仿真研究了本文提出的AAD-MHT跟踪密集目标的性能,结果和分析表明,与深度值固定为6的MHT相比,最大深度为6的AAD-MHT既能保证性能又有效降低了计算量。     

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。     

分类信息辅助的多目标跟踪方法研究

多目标跟踪系统的关键技术之一是航迹关联。当传感器能同时得到目标分类信息和运动信息时，本文提出结合分类信息的综合概率数据关联算法，把目标不同信息相结合来提高关联效果。它通过分类混淆矩阵确定分类信息似然函数。再用谊函数调整传统的只利用运动信息的似然函数。使分类信息有效辅助综合概率数据关联．在杂波环境对多个邻近且不同种类目标跟踪情况仿真，比较仿真结果说明所提算法确实提高了多目标数据关联效果。     

基于修正IEKF的IRST系统多站融合跟踪

针对红外搜索跟踪(infrared search and track, IRST)系统单站情况下的弱可观测强非线性问题,提出了一种基于修正迭代扩展卡尔曼滤波(modified iterated extended Kalman filter, MIEKF)的多站融合跟踪算法。按照高斯-牛顿迭代方法对IEKF中的测量更新进行修正,并推导了最大似然迭代终止条件,减小了非线性滤波的线性化误差。结合集中式融合跟踪算法,应用于IRST系统多站目标跟踪。以三站为例进行仿真研究,结果表明所提算法的跟踪性能要优于EKF和UKF。     

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。     

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。     

异步被动传感器系统模糊Hough变换航迹起始算法

异步被动传感器系统由于不能通过视线交叉确定目标位置,因此使测量关联和航迹起始变得困难。为解决杂波、漏检和目标数未知情况下航迹起始问题,提出了一种用于异步被动传感器系统的航迹起始算法。该算法首先建立候选目标集,用极大似然法求出每一候选目标的初始状态估计、模糊Hough变换和模糊聚类实现航迹和目标的检测,最后用极大似然法估计出每一批目标的初始状态。仿真实验结果表明,提出的算法能有效实现航迹起始。     

Adaptive modified hough transform track initiator forHFSWR tracking of fast and small targets

1.INTRODUCTION Asoneofthelong distanceweapons,fastandsmall aircrafts,suchasconcealedairplanesorcruisemis siles,isbecomingagreatthreattonavalvesselsand radarstationsinthemodernwarfare.Thiskindof smallaircraftsbelongstoweaktargets,whichhave smallradarcrosssection(RCS)andcanflyatahigh speedonasuper lowlevel.It’shardforshortrange radartodetectthiskindofweaktargets.Wheniten tersthefieldofshortrangeradar’svision,itisdiffi culttointerceptfortheshortreactiontimeofthe radarsystem.HFSWRisthemo…     

杂波环境下基于Hough变换和逻辑的快速航迹起始算法

航迹起始是航迹处理中的首要问题，本文提出了一种新的航迹起始算法，即基于Hough变换和逻辑的航迹起始方法，这种新的算法首先利用Hough变换法排除大量的杂波点，创造一个虚警概率比较低的环境，然后利用3／4逻辑法起始航迹，因而特别适用于密集杂波环境下快速起始航迹，仿真结果表明了这种算法在快速起始航迹中的有效性及优越性。     

利用ESM方位信息的多普勒盲区目标跟踪方法

机载预警雷达固有的多普勒盲区容易造成目标航迹中断和重起批。针对该问题,提出了一种基于电子支援措施(electronic support measure, ESM)方位信息和多普勒盲区联合状态约束的粒子滤波跟踪算法。该算法在预测过程中对盲区内的粒子进行约束,将不满足约束的粒子投影到约束区域表面。最后再利用这些约束粒子估计目标的状态,并形成粒子云波门,对新出现的量测值进行关联。仿真结果表明,该算法相比无先验信息或仅利用多普勒盲区信息的算法具有更小的滤波误差,同时能形成更小的关联波门,提高了航迹质量,实现了多普勒盲区条件下的目标连续跟踪。     

多传感器多目标跟踪中的数据关联

利用多传感器跟踪多目标技术中最重要的问题是目标关联问题。它包括两个方面：同一传感器２次扫描或多次扫描间各目标的关联以及多传感器各自的跟踪航迹之间的关联。在密集目标、高密度杂波和干扰条件下，解决此问题有建立数学模型和计算量方面的困难。常见的算法有ＪＰＤＡ和ＭＨＴ，其模型较准确但复杂，计算量大，实际运用中效果并不理想。本文改进文献［２］中的关联方法，提出一种简单且效果较好的方法，利用线性规划算法实现了一定条件下多目标的关联及跟踪，并进行了仿真和误差分析。     

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。     

Multi-target tracking algorithm of boost-phase ballistic missile defense

Considering the problem of multiple ballistic missiles tracking of boost-phase ballistic missile defense,a boost-phase tracking algorithm based on multiple hypotheses tracking(MHT) concept is proposed.This paper focuses on the tracking algorithm for hypothesis generation,hypothesis probability calculation, hypotheses reduction and pruning and other sectors.From an engineering point of view,a technique called the linear assignment problem(LAP) used in the implementation of M-best feasible hypotheses generation,the number of the hypotheses is relatively small compared with the total number that may exist in each scan, also the iV-scan back pruning is used,the algorithm’s efficiency and practicality have been improved.Monte Carlo simulation results show that the proposed algorithm can track the boost phase of multiple ballistic missiles and it has a good tracking performance compared with joint probability data association(JPDA).     

网络协同跟踪下广义分布式航迹关联方法

针对协同网络下的多目标跟踪问题,提出了一种广义分布式航迹关联算法。首先对序贯航迹关联准则进行分析,构造了广义分布式航迹全配对似然函数以及航迹关联统计量;在此基础上,建立广义航迹关联的数学模型,从而将分布式航迹关联转化为多维分配问题;然后利用改进免疫算法来寻求最理想的航迹关联。在航迹关联过程中,先利用chi方分布的假设检验来排除明显不相关的关联组合,再通过计算免疫抗体的适应值来确定多节点航迹间的关联关系;最后利用航迹关联评价指标对所提出的方法进行评估。仿真结果显示,该方法在密集目标环境下具有较好的关联稳定性,与序贯航迹关联方法相比,关联效果得到明显改善。     

基于最小二乘滤波起始的机动目标被动跟踪方法

针对仅有量测角的机动目标跟踪给出了基于最小二乘法的滤波器起始方法。该方法减少了伪量测估计方法的估计偏差,同时克服了基于最大似然估计算法计算复杂和容易陷入局部极值点的不足。该起始算法与交互式多模型(IMM)算法相结合实现了对机动目标的被动跟踪。计算机仿真验证了该方法的有效性。