基于箱粒子滤波的再入弹道目标跟踪

弹道目标在再入段运动方式的不确定性和复杂性导致了跟踪问题呈现非线性、不精确性。为此,引入一种"广义粒子滤波"算法——箱粒子滤波算法对再入段的弹道目标进行跟踪。该算法有别于传统点量测和误差统计模型,采用基于区间分析的箱粒子来处理这类不精确性,更加符合实际系统的工作情况,且克服了粒子滤波因需大量粒子拟合带来的实时性差的问题。仿真实验将新算法与粒子滤波算法和无迹卡尔曼滤波算法进行了对比。仿真结果表明,在确保了跟踪精度的前提下,新算法计算效率更高,是个很有效的跟踪再入目标的非线性滤波算法。     

基于ILOPF的四旋翼姿态估计算法设计与实现

针对四旋翼飞行器姿态角速率的测量伴随随机噪声,直接进行姿态信息融合的结果波动剧烈的问题,提出了一种结合EKF的改进线性优化粒子滤波算法。该方法将EKF融合到重要密度函数中,改进了线性优化过程的结合策略,考虑算法的实时性,对其进行了相应的简化;实现了仿真条件下四旋翼飞行器姿态角速率的估计,统计结果显示,相比EKPF算法,ILOPF的滤波效率提高了20%。在飞行样机的飞行过程中使用ILOPF,表明了其有效性。     

一种新的自适应粒子滤波算法*

在对实时性要求高的系统中,粒子数的选择对粒子滤波至关重要,需要在滤波精度与计算复杂度乏间取折衷.提出了一种基于决策规则的自适应粒子滤波算法,在定义综合性能代价函数的基础上,推导出粒子数与滤波误差方差之间的关系,使得在粒子滤波过程中,可以根据实际滤波情况在线调节粒子数,以使滤波的综合性能达到最优.通过Monte Carlo仿真实验表明,新算法在与基本粒子滤波算法(PF)保持同等精度的条件下,大大降低了算法的计算量,约为PF的六分之一.     

一种基于粒子滤波的概率数据关联方法

针对复杂环境下的机动目标跟踪问题,提出了一种基于粒子滤波的概率数据关联方法(PF-PDA),首先利用跟踪门对回波进行预处理,筛选出有效回波;随后利用粒子滤波,对关联概率中的残差协方差阵进行修正,求得关联概率,进而得到融合测量;最后对目标状态进行更新。与PDA的仿真比较表明,在满足系统实时性的前提下,本方法在跟踪精度上有很大提高。     

快速Marginalized粒子滤波器在纯方位跟踪中的应用

为提高纯方位跟踪性能,降低粒子滤波方法的运算量,在原有Marginalized粒子滤波器(MPF)的基础上,对线性部分处理方法进行简化,提出了快速Marginalized粒子滤波器(FMPF),并结合纯方位跟踪模型,推导了FMPF应用的具体算法步骤,使用机动目标纯方位跟踪仿真实例,与其他滤波器进行了仿真对比,分析了跟踪性能和计算量.仿真结果表明,与标准粒子滤波器相比,FMPF可以提高线性部分的计算精度,同时减少MPF所需的计算量.     

融合地理信息的粒子滤波被动跟踪算法

在粒子滤波机动目标跟踪中,为避免粒子集退化现象,通常采取大量的初始粒子数,因而带来了运算量大、跟踪精度低的问题.融合目标舰可能的航线及地理位置先验信息,将约束条件加入到粒子更新迭代中,对粒子的分布和权值进行调整.通过仿真对比加入约束前后算法的跟踪性能,可以看出融合地理信息后,较好地解决了粒子滤波计算量大的难题,提高了纯方位跟踪定位的精度.     

基于改进Rao-Blackwellized粒子滤波的WSN被动目标跟踪

Rao-Blackwellized粒子滤波虽然适合系统状态包含线性高斯分量的非线性状态估计,但是由于其计算量较大,不适用于实时性较高的被动目标跟踪情况。针对Rao-Blackwellized粒子滤波的不足,提出了改进的Rao-Blackwellized粒子滤波算法用于WSN被动目标跟踪。新的算法由一个粒子滤波和一个卡尔曼滤波组成,在执行过程中,粒子滤波和卡尔曼滤波相互交换信息,并行运行。计算机仿真结果表明,新的算法能够更好地减少计算量,提高跟踪的实时性。     

机动目标跟踪的非线性算法

卡尔曼滤波器对线性高斯滤波问题能提供最优解, 而对目标运动模型、观测方程等要求的非线性就不再适合,提出了一种机动目标自适应非线性粒子滤波算法-" 粒子滤波器"(Particle Filters PF)法, 这种方法不受线性化误差和高斯噪声假定的限制,适用于任何状态转换或测量模型, 分析比较了粒子滤波(PF)与扩展卡尔曼滤波算法(EKF) 的滤波精度、运算量等方面指标.给出了基于典型非线性模型的算法仿真, 仿真结果表明粒子滤波新方法优于EKF对机动目标跟踪.     

一种改进的机动辐射源单站无源跟踪变维滤波算法

针对机动辐射源的单站无源跟踪问题,提出了一种利用多普勒频率变化率和角度测量,结合匀速(CV)模型和Singer模型对机动辐射源进行跟踪的改进变维滤波(VDF)自适应算法.在该方法中引入了模型最短生存期概念,即利用模型最短生存期和机动检测结果联合控制VDF模型切换,改善VDF的滤波性能.对改进VDF方法和交互多模型(IMM)方法进行了仿真比较,结果表明,改进VDF方法减小了运算量,能够得到与IMM方法相当甚至更好的跟踪效果.     

基于简化野草粒子滤波的纯距离定位算法

针对入侵式野草优化粒子滤波算法(IWOPF)在纯距离目标定位与跟踪应用中计算量较大的问题,提出了一种简化野草粒子滤波算法(SIWOPF)。该算法简化了有效粒子数的选取方法,省略了IWOPF中需要通过最大种群数目控制粒子数量的步骤,且在每次迭代选取有效粒子时优先选取适应度值较高的粒子,因而在提高算法的运算速率的同时进一步提高了算法的估计精度。仿真结果表明,新算法适用于纯距离系统,且算法性能优于粒子滤波算法(PF)、IWOPF算法。     

IMM PF算法在反舰导弹跟踪滤波中的应用

反舰导弹具有飞行速度高、进入目标高度低和机动性强等特点,对反舰导弹跟踪滤波属于典型的非线性系统估计问题,对算法要求较高。粒子滤波器可以获得近似最优解,采用粒子滤波代替交互多模型跟踪算法中的扩展卡尔曼滤波,将粒子滤波与交互多模型的优点相结合,用于非线性非系统的高速高机动反舰导弹目标跟踪,比较扩展卡尔曼滤波而言,这种滤波器对不确定情况有更好的滤波性能。将这种滤波器应用到跟踪算法中,可以对非线性系统取得良好的滤波效果。Monte Carlo仿真结果表明在反舰导弹各种机动情况下跟踪滤波算法是有效的。     

基于分治采样粒子滤波的三维跟踪算法

粒子滤波在处理三维机动目标跟踪问题时,粒子点难以均匀覆盖目标状态空间,较低的样本多样性和算法冗余直接影响跟踪性能。针对该问题提出一种基于分治采样粒子滤波的跟踪算法,算法通过划分独立的状态子空间,使随机样本在各子空间内单独抽样,对目标机动实现降维处理,提高跟踪性能。仿真实验表明,相对于标准粒子滤波,该算法有效提高了样本多样性,具有更好的跟踪性能,对复杂机动状况适应性更强。     

脉冲群间多普勒频率变化率的高精度测量算法

提出了一种脉冲群间多普勒频率变化率的高精度测量算法,该算法利用脉冲群内相邻脉冲对间的互相关函数估计脉冲群模糊频率,在连续脉冲群间选择任一相同模糊频率进行解模糊得到各脉冲群相对频率,由于这些相对频率包含相同的模糊,从而可以利用差分或滤波算法得到脉冲群间多普勒频率变化率。该算法具有相对频率估计精度高、解模糊过程简单、运算量小、多普勒频率变化率测量精度高等优点。计算机仿真和地面缩比试验均证明了该测量算法的有效性。     

自适应采样数粒子滤波算法

基于统计决策规则提出自适应采样数粒子滤波算法,在定义综合性能风险函数的基础上,推导出粒子数与滤波误差方差之间的关系式,使得在跟踪过程中,可以根据目标的机动情况在线调节粒子数,以使跟踪性能达到最优。在Matlab仿真平台下进行了闪烁噪声下的机动目标跟踪实验,结果表明,自适应采样数粒子滤波算法是一种有效的机动目标跟踪方法,跟踪性能较基本粒子滤波算法提高了3.7倍。     

基于双层粒子滤波的多传感器多目标TBD算法

针对多传感器多目标检测跟踪问题,提出了一种多传感器多目标双层粒子滤波检测前跟踪算法。算法采用双层粒子滤波结构,在目标检测层中采用量测消除法对多目标逐一检测,形成目标跟踪子粒子群,在目标跟踪层中采用二次重采样的方法对粒子群中粒子分布进行修正,在跟踪过程及时发现并剔除虚假目标。仿真结果表明算法的有效性。     

基于“当前”统计模型的改进自适应滤波算法

针对"当前"统计模型算法跟踪弱机动目标性能较低的缺陷,在分析当前统计模型算法及滤波增益特性,参考了几种修正的当前统计模型算法思路的基础上,根据能够抑制滤波发散的渐消因子构造了基于"当前"统计模型的自适应滤波算法。仿真结果表明该算法克服了当前统计模型的缺陷,在实时性与精度两方面得到了平衡,易于工程实现。     

无序量测下的机动弱目标检测前跟踪

针对无序量测(OOSM)情况下的机动微弱目标检测与跟踪问题,提出一种基于OOSM和多模粒子滤波(OOSM-MMPF)的检测前跟踪(TBD)算法。该算法通过直接利用OOSM对粒子权重进行更新,并在此基础上对粒子集进行重采样,从而实现OOSM情况下的目标状态更新。由于充分利用了OOSM包含的信息,该算法可以有效提高机动微弱目标的正确检测概率与跟踪精度。仿真结果表明,该算法可以有效处理OOSM问题,实现对机动弱目标的有效检测和跟踪,其算法性能接近顺序量测滤波时的MMPF算法性能。     

纯方位跟踪问题研究及算法性能

针对纯方位跟踪系统的特点,对修正增益扩展卡尔曼滤波、伪线性滤波、基于无迹变换的卡尔曼滤波、修正球坐标系下的扩展卡尔曼滤波、直接对角度信息建模的卡尔曼滤波等被动目标跟踪算法予以详细的讨论,并在满足可比性的条件下,对各个跟踪算法进行了仿真实验,比较和分析了仿真结果,指出了修正增益扩展卡尔曼滤波的算法优势,对实际工程应用中算法选择问题提出了参考性建议.     

临近空间高超声速目标跟踪IMMCPF算法

临近空间高超声速目标具有机动特性强、轨迹变化快、强非线性等特点,在目标跟踪的过程中,易出现跟踪精度降低、滤波发散的问题。针对该问题,提出了一种交互式多模型容积粒子滤波算法。使用交互式多模型算法来对临近空间高超声速目标进行跟踪,使用容积粒子滤波算法对目标进行滤波预测。仿真结果表明,该算法跟踪性能优于交互式多模型卡尔曼滤波算法和交互式多模型粒子滤波算法,对临近空间高超声速目标有更好的跟踪效果。     

改进IMM的两飞行体无源定位跟踪算法

IMMPF算法巨大的计算量影响跟踪的实时性。针对这一问题,在基于相位差变化率的两飞行体无源定位问题的基础上提出了一种改进的交互式多模型滤波算法(IMMK-UKF-PF),利用不同的模型匹配不同类型的滤波器,充分发挥了粒子滤波和无迹卡尔曼滤波以及卡尔曼滤波各自的优点。仿真结果表明,该算法大大提高了计算效率,减少了跟踪定位所用时间,同时具有良好的跟踪性能和较强的鲁棒性。