基于输入估计的机动目标跟踪方法

机动目标跟踪方法有变维滤波、输入估计和交互式多模等方法。由于输入估计法采用常速模型作为状态方程对目标进行滤波跟踪,避免了模型集设计而成为研究的热点,但传统输入估计方法跟踪机动目标时存在机动检测时延较长和估计精度不高的缺点。针对这些问题,对输入估计算法进行了改进。采用变检测窗长度提高机动检测的响应速度,通过对检测窗内信息序列的修正显著提高了估计精度。仿真结果表明所提出的算法比原有算法的跟踪性能有显著提高,且对加速度随时间变化的机动也有一定的跟踪性能。     

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。     

基于VD算法的机动目标跟踪研究

针对机动目标有多个运动模型的特点,建立了机动目标的CA模型和CV模型.采用变维滤波(VD)算法对目标运动轨迹进行跟踪,计算机仿真结果表明VD算法对机动目标跟踪具有较高的精度.     

基于期望极大化算法的转弯机动目标跟踪

针对目标做转弯机动时产生的运动模式的不确定性问题，提出了基于期望极大化（EM）算法的转弯机动目标跟踪算法，采用转弯速率来描述目标的转弯机动，并将转弯速率作为待估量，用EM算法对转弯速率序列进行估计，从而获得对目标状态的精确估计．最后，给出了该算法的批处理形式和递推形式．新算法有效地提高了目标的跟踪精度．Monte—Carlo仿真表明，与标准的交互式多模型算法相比，批处理EM算法使目标的位置和速度的跟踪精度提高了70％以上，当转弯速率处于稳态时，递推EM算法使目标的位置和速度的跟踪精度提高了20％以上．     

基于多模型与滚动时域估计的机动目标跟踪算法

针对受限于已知物理约束的机动目标,提出了一种目标跟踪算法。针对机动目标的不同运动模式,采用多模型组合的方法进行了近似;针对目标的已知物理约束,采用滚动时域估计方法进行处理,并将其作为状态估计的先验信息来提高估计精度;最终通过设计多模型结构的状态估计演化方程、改进滚动时域估计的误差协方差矩阵更新公式,给出了一种多模型结构与滚动时域估计相结合的机动目标跟踪算法。仿真结果表明:该算法与自适应卡尔曼滤波(AKF)、交互式多模型(IMM)算法相比,可以对具有物理约束的机动目标进行更好的跟踪。     

当前统计模型自适应滤波算法改进

由于"当前"统计模型自适应滤波算法对于最大加速度的过分依赖,使其对于弱机动目标并不具有较高的跟踪精度,基于"当前"统计模型自适应滤波算法的研究及目标跟踪性能的分析,提出了将目标的机动状态划分为强机动和弱机动,当目标在作弱机动运动时,可通过修正最大加速度来提高跟踪精度,分别针对常速、常加速、弱变加速三种弱机动情况进行了数学仿真,仿真结果表明,通过修正最大加速度的方法,可使该算法对于弱机动目标的跟踪精度大大提高。     

一种强机动目标自适应跟踪算法

针对强机动目标跟踪精度不高的问题,提出了一种强机动目标自适应跟踪算法(HMIMM-CV/CAT)。首先通过机动检测区别目标的机动性能,分别应用Kalman滤波和交互多模算法对目标进行跟踪。其次对机动段交互多模算法,给出一组转弯模型离散模型集,在目标机动时通过角速度估计在离散模型集中遴选出一个最匹配的模型参加交互计算,使模型更加逼近目标真实运动模式,且不增加参与交互运算模型数量。蒙特卡罗仿真结果表明,该算法与几种类似算法相比,更加适用于强机动目标。     

考虑目标航向机动信息的机动目标跟踪算法

传统的机动目标跟踪算法大多过于依赖所采用的目标运动模型,没有充分利用目标量测序列中携带的其它有用信息,当目标机动时跟踪性能下降较大。针对该问题,提出了利用目标航向机动序列修正传统跟踪算法滤波值的新算法。仿真结果表明,该算法比传统跟踪算法的跟踪精度高,是一种简单有效的自适应机动目标跟踪算法。     

杂波环境下机动输入序列和量测序列的联合最优估计

为了提高在杂波环境下跟踪机动目标的精度,提出了一种新的基于期望极大化（EM）算法的机动目标状态估计方法,首先建立了基于EM算法的最大后验概率意义下的状态估计数学模型,然后采用离散优化技术解决EM算法中的极大化问题,最终确定出作用于系统的实际机动输入序列,同时分离出源于目标的量测序,进而获得对目标状态更精确的估计,它有效地解决了最大后验概率状态估计中的不完全数据问题,Monte-Carlo仿真结果表明,新算法比传统的交互式多模型概率数据关联算法具有更优越的跟踪性能。     

鲁棒标签多伯努利机动目标跟踪算法

针对未知杂波和检测概率的跟踪环境下,标准的标签多伯努利(LMB)算法对机动目标跟踪性能较差等问题,提出鲁棒标签多伯努利机动目标跟踪算法(R-LMB).首先建立真实目标、杂波与检测概率的增广空间模型,然后结合多模型(MM)系统,推导出基于蒙特卡罗(SMC)实现的带有状态标签和LMB元素标签的预测与更新方程.研究结果表明:在杂波和检测概率先验未知的情况下,所提出的算法可实现对目标数和目标状态的准确估计,同时在低检测概率和高杂波强度环境中仍可保证良好的多机动目标跟踪性能.     

未知噪声协方差的自适应容积卡尔曼滤波

针对噪声协方差不确定情况下容积卡尔曼滤波解决非线性目标跟踪中存在的问题,提出了一种优化的自适应容积卡尔曼滤波.首先根据新息序列和残差序列导出的线性矩阵方程得到噪声的协方差,基于新息序列与残差序列的相关性,推导出一种新的过程噪声协方差Q估计方法;然后采用残差序列对测量噪声协方差进行估计,利用加权因子将当前的噪声协方差矩阵与估计值组合成为新的测量噪声协方差阵R,有效避免了不准确状态估计的局限性.仿真结果表明:在时变噪声协方差的条件下,所提出的自适应容积卡尔曼算法的跟踪精度明显提高.     

在线快速抑噪的自适应强跟踪滤波算法

针对强跟踪滤波算法对系统时变噪声缺乏自适应能力,导致系统状态估计精度较低的问题,提出一种可以在线估计噪声协方差阵的快速抑噪自适应强跟踪滤波算法,该算法可以抑制噪声对系统状态估计的影响,使系统状态估计迅速收敛到真实值附近.仿真实验对比了强跟踪滤波算法和快速抑噪自适应强跟踪滤波算法在噪声变化环境下的性能,结果表明：快速抑噪...     

基于支持向量回归机的自适应差分滤波算法研究

针对差分滤波(DDF)算法存在因噪声统计特性与实际不符而导致的滤波精度降低甚至发散的问题,提出了一种基于支持向量回归机的自适应差分滤波(SVRADDF)算法.将测量值的新息协方差与理论协方差之间的差值作为支持向量回归机的输入、输出调节噪声统计特征的自适应因子,实时修正DDF噪声协方差,根据实际噪声变化调整噪声协方差矩阵,从而提高滤波精度.针对水下目标纯方位角跟踪系统的蒙特卡洛仿真实验表明,在相同初始噪声特性条件下,所提出的SVRADDF算法具有较好的估计效果和鲁棒性,估计精度、稳定性及收敛时间等性能明显优于单纯DDF算法.     

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.     

一种弹体滚转姿态估计的新方法

针对制导弹药滚转姿态测量的需求,提出了一种无陀螺姿态测量的方法. 采用两个MEMS加速度计进行弹上姿态传感器的配置,建立了基于截断正态概率密度模型的系统状态方程,利用速度估计自适应方法实现了对过程噪声方差阵的自适应调整,采用强跟踪滤波器(STF)直接进行滚转状态估计. 由于STF滤波器具有对模型参数失配的鲁棒性以及对突变状态的强跟踪能力,改善了算法的估计精度. 仿真实验研究表明:该方法结构简单、测量精度高、收敛速度快,具有很高的工程应用价值.      

基于新息特性抗野值Kalman预测算法

针对Kalman最优预测方法应用过程中,量测值中的野值对状态预测的不利影响,提出了一种基于新息正交特性实时估计量测方差的新算法.该算法使得修正的量测方差能够保持修正前的新息正交性,从而改变Kalman最优增益,修正状态预测值,使得预测误差的方差为最小.仿真结果表明,该算法能够克服野值对状态最优预测值的不利影响,提高了跟踪精度.     

A novel multi-sensor multiple model particle filter with correlated noises for maneuvering target tracking

Aiming at the effective realization of particle filter for maneuvering target tracking in multi-sensor measurements,a novel multi-sensor multiple model particle filtering algorithm with correlated noises is proposed.Combined with the kinetic evolution equation of target state,a multi-sensor multiple model particle filter is firstly constructed,which is also used as the basic framework of a new algorithm.In the new algorithm,in order to weaken the adverse influence from random measurement noises in the measuring process of particle weight,a weight optimization strategy is introduced to improve the reliability and stability of particle weight.In addition,considering the correlated noise existing in the practical engineering,a decoupling method of correlated noise is given by the rearrangement and transformation of the state transition equation and measurement equation.Since the weight optimization strategy and noise decoupling method adopt respectively the center fusion structure and the off-line way,it improves the adverse effect effectively on computational complexity for increasing state dimension and sensor number.Finally,the theoretical analysis and experimental results show the feasibility and efficiency of the proposed algorithm.     

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.     

有界噪声条件下基于集员滤波的扩展目标跟踪方法

现有概率框架下的扩展目标跟踪方法需要已知系统量测噪声统计特性,然而在实际过程中量测噪声大多为边界已知而统计特性未知的有界噪声,其难以利用概率方法对扩展目标运动状态与形态进行计算。针对有界噪声条件下的扩展目标跟踪问题,提出一种基于集员滤波的扩展目标跟踪方法,该方法通过UBB椭球集合对量测噪声进行表示,并采用集员滤波对运动状态集合参数进行计算。在对扩展目标形态估计过程中,结合凸包计算几何理论中的Graham scan算法,求解包含目标形态最大误差的最小边界矩阵,最后利用仿射变换和偏移超曲面计算椭球Minkowski差的边界参数,从而对目标形态矩阵进行更新。仿真结果表明,在有界噪声条件下,相比于传统概率框架下的贝叶斯滤波方法,文中所提出的方法对目标运动和扩展形态的跟踪精度更高。     

修正的截断正态概率密度模型自适应滤波算法

针对机动目标跟踪问题,在截断正态概率密度模型的基础上,通过目标机动状况与相邻采样时刻间位置估计量变化之间的函数关系实现噪声方差自适应调整,提出了一种新的自适应滤波算法——基于截断正态概率密度模型修正的自适应滤波算法。计算机仿真结果表明,该算法在跟踪机动目标时,具有良好的跟踪性能,并极大地改善了跟踪非机动目标的能力。