基于卡尔曼滤波的跳频信号跟踪算法

相对于传统的固定载波频率信号的测控体制,使用跳频扩频信号进行测速在提高了测控系统抗干扰能力的同时带来了信号跟踪精度不高的问题。针对这一问题,文章提出一种使用卡尔曼滤波器替换传统锁频环路低通滤波器的环路结构,推导了卡尔曼滤波器跟踪算法的递推公式。仿真结果表明,经过改进之后的环路跟踪精度大大提高,系统的测速精度达到15cm/s,比未使用卡尔曼滤波时候的测速精度提高了约6倍。     

跟踪微分器在光电火控系统中的应用

光电火控系统主要由光电跟踪系统、火控计算机、火炮随动系统组成,光电跟踪系统视频取差器的滞后特性以及火炮随动系统的不平稳性,直接制约着光电火控系统精确跟踪并打击目标的性能。针对上述问题,介绍了非线性跟踪微分器的原理,利用其滤波特性和微分信号提取特性,创造性地提出将其应用于光电火控系统中。仿真和工程试验证明,采用非线性跟踪微分器的系统,在跟踪精度上有明显的提升。     

对卡尔曼滤波器应用到雷达跟踪问题的评论

本文的主要目的是阐明标准卡尔曼滤波器和卡尔曼预测器之间的差别。为此,发表了标准卡尔曼滤波器和卡尔曼预测器在雷达跟踪问题中的应用。为了获得跟踪目标的较好的位置和速度精度,这两种标法已被广泛地用在边搜索边跟踪的雷达系统中。两种方法间的性能分析和比较与实际卫星跟踪数据一起已被发表。结果表明对于大机动目标,标准卡尔曼滤波器优于卡尔曼预测器。     

纯方位目标跟踪的伪线性卡尔曼滤波器FPGA实现

伪线性卡尔曼滤波器广泛应用于纯方位目标跟踪中,其递归性非常适合于硬件实现。结合实际项目,在对数据流进行分析的基础上,使用xilinx公司virtex-4系列芯片提供的DSP48专用乘法单元,以及自行设计的高效除法单元,通过简化标量运算和充分利用并行流水机制,最终实现了伪线性卡尔曼滤波器。仿真验证了数据的精确性。综合报告显示此系统的最高频率为123.8 MHz,满足实时性要求。     

强跟踪滤波器在机载云台目标跟踪中的应用

针对小型无人机地面目标跟踪系统,设计了自适应的强跟踪滤波器(STF),实现了对机载云台姿态的控制,使机动目标保持在机载云台的视场中心.根据无人机、目标与视场中心的位置关系,建立了跟踪系统的数学模型.为解决“当前”统计模型跟踪强机动过程效果较差的问题,提出了强跟踪滤波器(STF)的自适应滤波算法.当无人机加速度较大时,加入强跟踪滤波器后的跟踪曲线较平滑,误差更小.最后,仿真结果表明,机载云台姿态控制器对机动目标的跟踪效果良好,被跟踪目标保持在机载云台的视场中心.     

舰载光电系统粗跟踪分析

针对舰载激光武器光电跟踪系统对精度要求很高的问题,对光电跟踪系统粗跟踪误差源进行了详细的分析。论述了舰载激光武器光电跟踪系统对目标的跟踪过程,探讨了影响光电跟踪系统粗跟踪性能的各种因素,最后分析了舰船运动对跟踪误差的影响。文中给出了舰载光电跟踪系统粗跟踪的主要误差源,并介绍了一种稳定舰载光电跟踪仪视轴的有效方法。     

基于卡尔曼滤波和模糊数据融合的跟踪算法

在目标跟踪系统中,特别是在复杂背景情况下对地面目标的跟踪中,传统相关算法采用全局搜索的方法,使得计算量相当大,不易实时实现,而且当发生目标局部遮挡时,目标容易丢失.为此,提出一种基于模糊推理和卡尔曼预测器的目标相关跟踪的方法,它充分利用卡尔曼预测器的预测功能来预测下一帧目标可能出现的区域,然后在较小的预测区域中进行相关匹配运算,找到最佳相关匹配点,跟踪更具主动性,同时用模糊推理方法对卡尔曼预测器的参数进行自适应调整,从而可以跟踪各种机动目标.实验中用传统算法和本算法对高速行驶的坦克进行跟踪时,传统算法容易跑飞,而本算法不受遮挡干扰,始终稳定跟踪且耗时大幅减少,且能够跟踪机动速度大幅变化的目标.     

近程武器系统两种跟踪滤波方案的精度比较

本文推广了[2]中关于耦合x,y卡尔曼跟踪滤波器稳态估计精度解的形式。对近程武器系统跟踪滤波坐标系的选择问题,从精度的角度作了讨论。     

用于目标跟踪的自适应广义调频波形设计算法

提出了一种用于雷达目标跟踪的自适应广义调频波形设计算法。该算法根据跟踪器的动态需求,以广义调频信号为样板波形自适应设计下一时刻的发射波形,其目的是使预测的目标跟踪均方误差最小化,并假定高信噪比条件,且目标跟踪运动模型和观测模型均为线性。利用与某一波形相对应的克拉美-罗下限(CRLB)以及卡尔曼滤波器,通过最小化预测的跟踪均方误差来实现广义调频波形的自适应设计。仿真结果表明:在信噪比相同的情况下,与使用固定参数、自适应参数的线性调频波形设计算法相比,所提出的算法能够获得更低的目标跟踪均方误差。     

闪烁噪声条件下基于交互多模框架的雷达目标跟踪算法

针对传统雷达目标跟踪算法在处理闪烁噪声时面临的性能下降问题,提出一种将容积卡尔曼估计器与交互多模框架相结合的高性能滤波算法。该算法将目标状态建模为高斯分布,将闪烁噪声建模为混合高斯分布,同时将其发生概率建模为一阶马尔可夫过程;在此基础上,利用交互多模框架实现对不同高斯噪声分量的匹配滤波处理。为了减轻非线性观测条件对目标跟踪精度的影响,进一步采用容积卡尔曼估计器作为高斯近似滤波器,对目标状态进行递推预测和更新。仿真结果表明：所提算法较传统高斯混合滤波器和粒子滤波器具有更高的跟踪精度和更好的实时性能,同时还能对闪烁噪声出现时刻进行有效的估计。     

基于趋近律的离散滑模位置跟踪控制

针对不确定对象的主要特点,运用离散滑模变结构理论探索不确定对象的位置跟踪问题。设计了一种离散趋近率滑模位置跟踪算法,推导了滑模控制的可达性条件。该算法以离散位置信号作为输入,设计了离散指数趋近率,根据系统当前的状态,有目的地调整控制器,采用离散Kalman滤波器对干扰和噪声进行滤波。经仿真研究,该算法不仅在无扰动无噪声条件下,能够准确的进行位置跟踪,而且在扰动和噪声时,具有较强的鲁棒性和抗干扰性,较好地满足了位置跟踪控制的要求。     

目标定位和跟踪的卡尔曼滤波加 BP 神经网络的方法

首先分析了卡尔曼滤波应用于单目标定位与跟踪时需要校正的因素,接着用具有反向传播（ＢＰ）学习算法的前向网络,建立校正原理和校正网络体系结构,最后分别给出了它对第１类和第２类火控系统应用的数学模型。     

基于MGEKF的单站无源定位跟踪算法

单站无源定位跟踪技术具有隐蔽性强、设备简单,系统相对独立等优点,有着广阔的应用前景.为了提高定位精度和收敛速度以满足实时化需求,在现有的基于多普勒变化率的单站无源定位算法的基础上.详细推导了基于MGEKF的定位算法以解决EKF算法的不稳定性,并通过计算机仿真比较了两种算法的性能,结果表明MGEKF定位算法提高了定位精度、收敛速度和稳定度,定位结果能够满足实际需求.     

SINS/GNSS自适应反馈校正滤波

SINS/GNSS组合导航中,反馈闭环校正比开环输出具有更高的短时精度;但反馈校正的输出会有长时间缓慢发散迹象。传统工程上应用最优奇异值可观测度对反馈向量进行自适应调整,但最优奇异值计算量很大,且不同机动情形下的最优奇异值也不相同,很难确定。通过分析卡尔曼滤波的方差矩阵,提出一种新的可观测度定义,并利用滤波协方差矩阵确定新的可观测度,并结合人工神经网络确定反馈校正的自适应调整系数,仿真表明新方法抑制了反馈校正输出误差的长时缓慢发散,提升了导航精度。     

UKF算法及其在纯方位目标跟踪中的应用

为克服扩展卡尔曼滤波算法的缺陷,将UKF算法应用于纯方位目标跟踪问题中.该算法是一种以扩展卡尔曼滤波算法为基本框架,以贝叶斯理论和UT变换为理论基础的新型滤波算法.对UKF算法进行了深入的研究,并给出了一个纯方位目标跟踪的算例.仿真结果表明,该算法提高了滤波的稳定性和精确性,优于一般的扩展卡尔曼滤波算法,具有广泛的应用前景.     

基于扩展卡尔曼滤波的机动目标航迹跟踪

针对高速飞行目标航迹跟踪问题,进行了扩展卡尔曼滤波的曲线拟和仿真试验研究.首先建立目标跟踪的数学模型,确定了系统对应的参数及状态方程,进而将线性卡尔曼滤波器进行扩展,将函数形式的滤波模型在函数自变量估计值附近进行泰勒级数展开,求导获得相应雅克比矩阵,在获得观测及系统误差的基础上,得到针对此问题的扩展卡尔曼滤波方程.仿真结果表明该方法的有效性.     

一种改进的基于交互式模型的机动目标跟踪算法

针对传统的以匀速(CV)或匀加速(CA)运动作为目标运动模型的卡尔曼跟踪滤波器的计算量大及跟踪精度低的固有缺陷,提出了一种基于CV和CA的交互式卡尔曼滤波模型的机动目标跟踪算法,该算法能在保持直线运动跟踪精度不变的前提下,使做曲线运动的目标的跟踪精度逼近做直线运动的目标的跟踪精度。并将CV和CA模型混合起来进行仿真估计,系统仿真结果表明该算法提高了系统的跟踪精度。     

基于采样卡尔曼滤波的水下被动目标跟踪

针对水下被动目标跟踪问题中,采用直角坐标系容易出现滤波发散,而修正极坐标系下过程模型强非线性的问题,研究了一种修正极坐标系下的采样卡尔曼滤波算法.采样卡尔曼滤波比传统的扩展卡尔曼滤波更好地逼近状态方程和测量方程的非线性特性,给出更精确的均值和协方差的估计,并且适用于过程噪声与状态估计非线性耦合的情况.在修正极坐标系下,采用3种滤波方法求解被动目标跟踪问题,仿真结果表明,采样卡尔曼滤波的滤波精度优于传统的扩展卡尔曼滤波方法和自适应扩展卡尔曼滤波方法.     

舰载指控系统的目标跟踪技术现状与未来

考虑到目标跟踪在作战中的重要性,论述了目前的跟踪滤波技术:卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波,重点论述了未来可用于跟踪的基于贝叶斯原理的粒子滤波技术,是最近几年出现的解决非线性跟踪问题的有效方法。