用目标幅值特性的交互多模型跟踪

本文介绍利用目标回波强度改进涉及杂波环境中目标机动的航迹形成性能和航迹保持的递归跟踪算法。本技术把交互多模型方法(IMM)和广义概率数据互连(PDA)结合在一起,利用了与目标和杂波回波的概率模型相结合的量测的回波幅值。该方法的优点是通过评估目标模型概率可自动产生关键的跟踪决策,以便在航迹形成中提供快速而准确的真航迹确认和假航迹撤消的决策。它还能对等位转向目标机动实施精确的继续跟踪。     

重力场中低可观测弹道导弹的被动测距

本文介绍跟踪重力场中低观测目标运动的一种估计算法。例如,利用纯角量测跟踪接近的弹道导弹。这种量测可以从一个单一的固定传感器获得,但它仅在短时间内可用。而且,低目标发现概率和高虚警密度造成一种困难的低观测环境。一种算法采用概率数据互联并结合最大似然估计法,可以控制误警和小于一的目标的发现概率。本文还介绍杂波中的克拉默—拉奥下界,它确定了在虚警存在和发现概率小于一的情况下,估计器在解这个问题时可以达到最好的精度。本文建议的估计器被证明是有效的,即它满足克拉默-拉奥下界,即使对于低可观测的有6dB平均信噪比的波动目标也是有效的。对于单扫描发现概率为0.6的自由飞行的弹道导弹,其跟踪探测概率可以达到0.99而假航迹认可概率却很小。     

用IMMPDA固定延迟平滑算法对杂波环境下机动目标的多传感器跟踪

本文对于在杂波环境下用多个传感器跟踪一个高度机动目标提出了一个次优的固定延迟平滑算法。此固定延迟平滑算法是把基本的交互式多模型方法(IMM)和概率数据互联(PDA)技术应用到扩展状态系统上发展而来的。在过去这种方法只使用在确切考虑量测来源(即无杂波)的马尔科夫开关过程上。本文通过对一个高度机动目标跟踪的仿真例子来说明这个算法,其中仿真假设有两个传感器:一部雷达、一部红外,都作用在密集环境下。提出的平滑算法引进了在估计时刻与最新量测之间的一个短时延迟,使得在航迹估计精度上与已有的IMMPDA滤波算法相比,有了显著地提高。而且其计算量只是随着延迟时间线性增长。然而,在一些应用中跟踪的延迟可能导致在控制闭环中产生不希望有的影响。     

用于机动目标跟踪的联合IMM Viterbi数据关联算法

针对低检测概率、重杂波环境下的机动目标跟踪问题,提出一种联合交互式多模型Viterbi数据关联(C-IMM-VDA)机动目标跟踪算法.该算法利用各模式下的滤波器的量测预测、量测预测协方差及模式概率构造一个统一的综合波门,排除不可能的路径转移,减少到达一个目的节点的源节点的个数.机动目标仿真结果表明,与IMM-VDA(交互式多模型Viterbi数据关联)算法相比,C-IMM-VDA算法在大大减小计算量的同时,降低了航迹失跟率,提高了航迹平均跟踪精度.     

杂波环境中机动目标跟踪算法性能分析

由于概率数据互联算法不具有跟踪机动目标的能力,为了解决杂波环境下机动目标跟踪问题,提出了很多基于概率数据互联的修正算法。这些算法各有特点,因而它们在不同的情况下,算法的跟踪精度、实时性等方面各有优劣。假定一种典型的目标机动情况,在这种情况下对几种比较具有代表性的修正算法进行仿真实验,并根据实验结果对它们各方面的性能进行综合分析。     

掠海机动目标跟踪的IPDA算法

综合概率数据关联(IPDA)算法不仅能进行目标状态估计,还能提供对潜在目标的存在性/可感知性/可观测性概率的估计.这些估计通常作为评价航迹质量的参数,用于航迹确认和航迹终止.所研究的几种跟踪算法主要针对低空掠海飞行的机动目标,目标探测概率受海面信号反射导致的多路径效应和海杂波的影响而变化,将IPDA算法和EB-PDA、IMMPDA算法进行了比较研究,并提出了一种新的IPDA算法-VM-IPDA算法.仿真结果显示,VM-IPDA算法跟其他几种算法相比不仅提高准确性还能减少计算量.     

基于当前统计模型的VDA机动目标跟踪算法

针对天波超视距雷达环境下的机动目标跟踪问题,提出一种基于当前统计模型的VDA机动目标跟踪算法.该算法将当前统计模型与VDA(Viterbi数据关联)算法相结合,在VDA算法框架下,利用当前模型算法对目标出现的机动进行自适应滤波,以解决目标状态估计和数据关联两方面的问题.通过目标漏跟率、虚假航迹占有率、航迹自动起始时延、输出航迹条数和航迹跟踪精度等多种跟踪性能指标,对算法进行了全方面的仿真验证.仿真结果表明,对天波超视距雷达所面临的密集杂波环境,该算法能够较好地跟踪机动目标.     

使用IMM/JPDA和固定延迟平滑滤波方法进行杂波环境下多机动目标跟踪

本文考虑用转换多目标运动模型对杂波环境下多机动目标进行跟踪。在马尔科夫转换系统中,次最优算法采用基本的交互多模型(IMM)逼近和联合概率数据互联(JPDA)技术。本文在IMM和JPDA的基础上发展出次最优固定延迟平滑算法应用于增广状态系统,并通过对两个高机动目标的跟踪举例说明了这种算法的有效性。     

一种新的杂波环境下的多目标跟踪算法研究

杂波中的多目标的跟踪研究面临许多挑战.目标轨迹受多种动作制约,而且杂波通常是实质的非同质杂波.在多目标状态下,量测任务的计算量可能随航迹数和量测数呈指数增长,LMIPDA-IMM算法解决了这一问题.IMM算法可用来跟踪机动目标,LMIPDA算法计算目标存在概率,能够进行错误航迹的识别,从而航迹可自动起始和终结.LMIPDA提供了线性运算的航迹数和量测数多目标数据关联,仿真结果表明该算法在很强的非同质杂波中是很有效的.     

杂波环境下基于IMM-PSNF的机动目标跟踪算法

鉴于现有算法对杂波环境下的机动目标跟踪,在杂波密度较大、机动性强的情况下滤波器容易发散且算法复杂度较大的问题,提出了交互式概率最强邻算法(IMM-PSNF)。该算法以传统的机动目标跟踪算法IMM为基础,利用算法复杂度较小的概率最强邻算法(PSNF)进行滤波更新,并借助两级模型概率加权波门技术增强滤波器的稳健性。理论分析和仿真结果都表明,通过最强邻思想对量测的有效选择,IMM-PSNF无论是跟踪精度还是航迹丢失率都要优于全邻滤波器IMM-PDAF。     

一种新型杂波环境下突发机动目标跟踪算法

针对杂波环境下突发机动目标跟踪性能下降问题,提出了一种基于自适应匀加速模型的交互式自适应概率数据关联算法。该算法在交互式概率关联算法基础上,采用带渐消因子的自适应匀加速模型(ACA)与匀速模型(CV)相交互,克服了卡尔曼和扩展卡尔曼滤波的三大缺陷,保证了在突发机动下的良好跟踪性能,扩大了机动目标的跟踪范围,实现了杂波环...     

考虑地球曲率的三维目标APBR跟踪算法

针对机载被动双基站雷达(Airborne Passive Bistatic Radar,APBR)三维目标跟踪问题,提出一种杂波环境下考虑地球曲率的航迹起始与目标跟踪算法.在地心地固坐标系中建立包含地球曲率的目标运动模型和测量模型.利用多帧测量构建对数似然比函数,并通过遗传算法求解最优值,获得目标的三维状态初值.最后,利用概率数据关联结合扩展卡尔曼算法对杂波环境下的目标进行状态估计.仿真结果表明,所提方法比不考虑地球曲率的方法能获得更好的估计性能.     

随机多假设跟踪的最大似然法

在多目标多量测环境中,量测-航迹分配的知识一般不适于跟踪算法。在本文中,对量测-航迹分配问题,采用了严格的概率方法。不象在传统多假设跟踪(MHT)算法那样,把量测分配给航迹;相反地,使用由期望最大化(EM)方法导出的最大似然(ML)算法估计每次量测属于每个航迹的概率。这些量测-航迹的概率估计对于调用随机多假设跟踪(PMHT)算法的多目标跟踪器是固有的。PMHT算法在计算上是切实可行的,因为它既不要求量测-航迹分配的计算,也不要求修剪。     

一种新的IMM-PDA滤波器跟踪门

针对杂波环境下跟踪机动目标问题,研究了两种现行的跟踪门,模型跟踪门(MBG)和集中跟踪门(CG)。在此基础上提出了新的跟踪门,分别是模型概率加权跟踪门(MPWG)和两级模型概率加权跟踪门(TS-MPWG)。用RMS误差、跟踪丢失百分比和计算量比较了这几种跟踪门的性能。从仿真结果可以看出,在杂波环境下用IMM-PDAF进行机动目标跟踪,TS-MPWG跟踪门优于其它方法。     

使用并行博尔兹曼机计算互联概率

在传统的估计理论中,确切地知道量测与哪些参数或者状态互联。但是,在多目标跟踪这样的问题中,事先不知道量测将与哪一个目标的状态矢量互联。因此,为了实现跟踪算法,必须得到量测源于给定目标的概率估计。当可以用序列算法精确求解这种数据互联问题时,对于大量的目标和杂波点,这种方法可能变得难以处理。本文介绍使用并行博尔兹曼(Boltzmann)机求解数据互联问题的新计算方法。该方法证明,如果能得到充分数量的并行博尔兹曼机,就可以用任意小的误差计算互联概率。第i个量测源于第j个目标的概率β~ji可通过观察神经元v(i,j)在两维网络各层中“激活”的相对频率简单地得到。本文还介绍一些简单的例子,以便对博尔兹曼算法和精确的数据互联解的性能进行比较,还与使用霍普菲尔德(Hopfield)神经网络的另一种并行方法的性能进行了比较。     

一种基于外辐射源的弱目标检测跟踪算法

针对强杂波条件下弱目标的检测跟踪问题,提出一种基于外辐射源的极大似然概率数据关联检测跟踪算法。该算法建立了多基站外辐射源雷达系统数学模型,并提出基于极大似然概率数据关联的弱目标航迹起始算法。利用遗传算法解决极大似然概率数据关联中的优化求解问题,以提高目标检测跟踪性能。通过滑窗法实现航迹维持。仿真结果表明,所提算法能有效解决强杂波条件下弱目标的检测跟踪问题,并改善检测跟踪性能。     

基于多雷达组网IMM-GMPHDF的机动多目标检测跟踪

高斯混合概率假设密度滤波(GMPHDF)有牢固的理论基础,是解决高斯条件下跟踪强杂波环境中目标数未知的多目标问题的有效方法。但当目标发生机动时,就难以跟踪到目标,因此,在GMPHDF中引入交互多模型(IMM)算法,对继续存在目标的运动模型进行建模,根据计算的模型概率融合各模型滤波器估计得到的继续存在目标概率假设密度,解决了运动模型机动问题。仿真实验表明,IMM-GMPHDF能实时跟踪到强机动超音速多目标,在多雷达组网系统中跟踪强机动超音速多目标精度(OSPA距离均方根误差)能达到70 m,满足了工程使用要求。     

用于数据链信息处理的PDA算法设计与实现

数据链系统处理雷达数据信息时,要求一个跟踪算法能够更有效地滤除杂波,消除虚警。在单传感器环境下,若落人相关波门内的回波多于一个,那么这些候选回波中可能都是来自目标,也可能由杂波产生。概率数据互联算法(PDA)能充分利用跟踪门内的回波,具有较小的误跟、丢失目标的概率和计算量较小的优点。通过实现 PDA 算法,证明了它在杂波环境下可以取得好的跟踪效果。     

分布式多传感器联合Viterbi数据互联算法

为了提高分布式多传感器对密集杂波环境下多目标的跟踪效果,基于Viterbi算法的思想,研究了分布式多传感器联合Viterbi数据互联算法,并与顺序处理结构的集中式多传感器联合概率数据互联算法和分布式多传感器联合概率数据互联算法进行了仿真性能比较.经仿真验证,该算法能够在密集杂波环境下对目标进行有效跟踪,综合性能优于顺序处理结构的集中式多传感器联合概率数据互联算法和分布式多传感器联合概率数据互联算法.     

多目标多传感器跟踪:应用与发展(连载一)多传感器跟踪的实际状况

本文讨论了在多传感器、多平台跟踪系统的技术要求、设计和开发中遇到的问题,分析了合成跟踪系统的几个不同的体系结构、航迹与航迹综合和量测与航迹综合的有关优点,介绍了跟踪机动目标的交互多模型估计器,提出了合成跟踪系统开发中应考虑的问题。