实时粒子滤波跟踪算法及其实现

针对粒子滤波跟踪算法在视频跟踪中存在的计算复杂、计算量庞大,无法满足实时系统的应用需求,提出了实时粒子滤波跟踪算法.利用粒子滤波器潜在的数据并发特征,在集群环境下,设计并实现了分布式并行粒子滤波跟踪算法,给出了主从模式下的算法设计、数据划分、负载平衡及通信策略.实验结果表明,随着粒子数增加,计算量以幂指数增大,并行跟踪算法的执行时间明显减少,有效地提高了跟踪精度、降低计算时间,能够满足硬实时系统的时间约束.     

卫星数据中继天线的跟踪规律研究

用户星数据中继天线对中继卫星的跟踪规律研究是一个基本的、十分重要的问题.从工程应用角度研究了用户星数据中继天线对中继卫星的跟踪规律.首先对研究中涉及的坐标系进行了定义.基于开普勒轨道运动方程推导了一套数据中继天线跟踪中继卫星的角度及其变化角速度的数学模型.通过这套模型可以推算用户星跟踪数据中继卫星时中继天线转动的方位角和俯仰角的变化规律.最后通过仿真算例的结果分析验证了模型的正确性.     

基于强跟踪滤波器的纯方位机动目标跟踪算法

针对无源纯方位跟踪中目标机动的问题,提出了一种基于强跟踪滤波器的机动目标跟踪算法.该算法在目标机动跟踪中通过实时调节增益阵,提高了滤波器对状态变化的跟踪能力,避免了修正增益协方差(MGEKF)算法中所寻找的观测量修正函数不准确而引起较大的误差.同时对量测模型非线性问题采用伪量测变换估计器(PLE)予以解决,它具有形式简单,计算量小的优点.最后将该算法与MGEKF算法相比较,Monte Carlo仿真结果验证了提出算法的优越性.     

无人机自主精确着陆控制律设计及仿真研究

将无人机对理想着陆轨迹精确跟踪能力和抗干扰能力的要求分开考虑,从精确输出跟踪和鲁棒性两个角度综合自主着陆控制律.针对着陆过程中动态方程的非最小相位特性,利用在线稳定逆产生用于着陆轨迹精确跟踪的前馈输入和状态参考轨迹.将建模误差等不确定性和外干扰看成为广义干扰,利用一个构造性的非线性干扰观测器对其进行观测.在干扰观测器的基础上设计滑模控制器对状态参考轨迹跟踪的误差系统进行鲁棒镇定.仿真结果表明,设计的自主着陆控制律能精确跟踪理想着陆轨迹,并有很好的鲁棒性和抗干扰性.     

强机动目标跟踪的两种MM算法设计与比较

现代舰艇反导中,及时、准确、有效地跟踪强机动的反舰导弹是反导武器系统中的一项关键技术.基于反舰导弹末端蛇行机动的运动特征,设计目标蛇行机动为直线运动模型和转弯运动模型的组合,并引入到构建的具有变结构的自适应网格交互多模型(AGIMM)算法和固定结构的固定网格交互多模型(FGIMM)算法中,在给定的初始条件下,运用MATLAB进行Monte Carlo仿真实验,比较分析了AGIMM算法和FGMM算法的跟踪性能.结果表明:针对目标蛇行机动的强机动情况,所构建的AGIMM算法比FGIMM算法的估计精度高、位置和速度估计波动小,稳定性好,适应性强,具有一定的工程应用价值.     

无迹粒子滤波在基于色彩的视频目标跟踪中的应用

在视频目标跟踪中把视频象素点的色彩值(RGB值)作为跟踪系统的观测量,用无迹粒子滤波算法估计活动目标在每一帧视频画面中的位置.在粒子滤波的重要性采样步骤中以色彩相似度作为更新粒子权值的标准.采用一种判断是否需要进行重采样的方法.在MATLAB环境下仿真时采取调用预先编译得到的DLL文件的方式减少仿真时间.实验结果表明,取300个粒子时,能以每秒24帧的速率跟踪随机运动的视频目标.     

基于节点通信度的信息加权一致性滤波

协同目标跟踪是无人机集群等多传感器网络的典型应用。在分布式传感器网络目标跟踪过程中,目标状态估计的一致性直接影响到跟踪有效性。针对目标跟踪过程中网络节点之间一致性迭代次数受限的问题,提出了一种基于节点通信度的信息加权一致性滤波算法,设计了用节点通信度来充分衡量传感器节点在网络中的通信拓扑状况,并构建了非对称一致性权值的选取机制,可在复杂拓扑结构网络中实现快速一致性跟踪。典型目标跟踪场景仿真验证表明,所提算法相比经典的信息加权一致性滤波算法,目标跟踪的不一致程度降低了20%以上,有效提升了分布式跟踪的一致性速度。     

结合伪随机特征码的多序列跳频通信方法

针对多序列跳频(multi-sequence frequency hopping, MSFH)通信系统在对偶信道存在干扰信号的情况下易引发误码的问题,提出了结合伪随机特征码的MSFH(pseudo-random feature coding MSFH, PRFC-MSFH)通信方法。在信道频率间隔内调制伪随机特征码作为信号来源的特征信息,减少对偶信道受干扰的影响,达到抗干扰目的。建立了PRFC-MSFH发射接收通信模型,根据模型推导了PRFC-MSFH在不同干扰下的误码性能。仿真结果表明, PRFC-MSFH在跟踪干扰条件下较常规跳频约有3~5 dB性能增益,在最坏多音干扰条件下较MSFH有约6~7 dB性能增益,具有较强的综合抗干扰能力。     

通道裁剪下的多特征组合目标跟踪算法

针对深层特征存在冗余通道影响跟踪速度和精度以及单一特征难以适应复杂场景的问题,提出了一种通道裁剪下的多特征组合目标跟踪算法。首先,在相关滤波算法的框架上结合传统手工特征和深层特征进行跟踪。其次,通过对比深层特征通道上目标区域和搜索区域的特征均值设计通道裁剪策略,筛选出合适的特征通道。最后,通过隔帧更新的方式更新深度特征,通过平均峰值相关能量更新传统特征滤波模板,最终实现准确跟踪。与10种算法在OTB2013和OTB2015数据集上进行对比实验的结果表明,本文算法在跟踪准确度和成功率方面都取得了更为理想的结果。     

基于控制变量估计的高超声速再入滑翔目标轨迹预测算法

以高超声速再入滑翔目标为研究对象,在对目标机动控制变量进行建模分析的基础上提出了一种轨迹预测算法。首先,基于动力学建模构建了目标跟踪模型,利用气动参数对目标状态向量进行扩维并推导了对应的运动模型。其次,构造了适用于轨迹预测的目标机动控制变量,在不同机动模式下分析了控制变量的变化规律,基于控制变量设计了对应运动方程以及轨迹预测模型。最后,仿真生成了两条轨迹并对所提算法进行了仿真验证,分析了算法性能。仿真结果表明所提轨迹预测算法能够取得较好的预测效果。