广义的目标运动分析的特性和性能

目标运动分析(TMA)已经是重要文献的主题。然而目前的方法是使用短时间分析估计的数据(方位,多普勒等)。对于远的声源,可以简单地建立由于声源运动引起的声呐阵列处理输出的非平稳性模型。该模型有可能直接考虑时空TMA。然后可以估计新的(时-空)数据。这些估计值相当于一个长时间分析。还要注意:估计新的数据与(传统的)方位无关。在这种一般结构中,声源轨迹概念代替了传统的瞬时方位。从而研究了相应的TMA算法。另外还仔细研究了统计性能。     

降秩目标运动分析估计的融合

研究在不完全可观测条件下的纯方位目标运动分析问题。目标和观测者的轨迹均是直线匀速运动型(RUMs)。首先为这种RR-TMA(降秩目标运动分析)估计建立一个特别的方法,然后就建立两个(或更多个)RR-TMA估值统计融合成完全的可观测的TMA。很明显,第二步是解析性的。最终在适当的量测误差范围内,表明了这种融合算法是有效的。还列举了一些在雷达和声呐跟踪问题中的应用,尤其是在大规模的多平台情况下碰到这些问题,在这种情况下多假设的组合测试也是一个大问题,或者在长时间的运动目标积分中,搜索网格降维是关键。     

存在位置误差时运动多平台时差定位CRLB分析

存在平台位置测量误差时,已有研究未涉及运动多平台时差(TDOA)连续定位的性能评价。为此,选择克拉美-罗限(CRLB)作为对目标定位性能的评价指标,将不同时刻的运动多平台真实位置向量构成扩维向量后由CRLB定义得出了其通用计算式,并根据运动多平台TDOA连续定位的特点,推导了适合此应用场景的具体计算式。仿真结果表明了所推导的CRLB能有效用于上述场景中的定位性能评价,对近场及远场目标都需要在系统技术指标及定位算法设计等方面考虑平台位置测量误差的影响。     

纯方位目标定位的观测者的最优轨迹

纯方位目标定位问题是从一系列噪声方位量测中估计一固定目标的位置,尽管在理论上,即使在没有观测者机动时,此过程亦是可观测的,但是通过适当利用观测者的运动以增加可观测程度可以使得估计性能(例如精度,稳定性和收敛速度)得到很大的提高。本文提出了纯方位固定目标定位的观测者的最优轨迹。这里所介绍的方法是基于使费歇尔信息矩阵(FIM)的行列式最大化,条件是:(例如,目标的防御系统)影响观测者轨迹,状态受限制。用直接最优控制的数值方法,包括最近介绍的微分包含的方法(DI)来求最优控制问题的解。运用熟悉的斯坦斯费尔德和最大似然(ML)估计器进行计算机仿真,结果表明运用观测者的最优轨迹所得到的目标位置的可估计性得到很大的提高     

复杂环境下全方位平台运动性能分析与仿真

针对轮式全方位平台复杂环境下运动能力受限问题,设计一种新型对称形式的履带式全方位平台。分析了平台结构,建立平台运动学模型,利用ADAMS软件建立平台多体动力学模型,验证了平台全方位运动性能;针对平台越垂直墙和壕沟类障碍的运动性能进行仿真,结果表明平台具备和传统履带平台类似的越障能力;分析了平台驱动履带数量与运动性能的对应关系,以履带3发生故障为例进行仿真,结果表明平台在某条履带发生故障情况下仍具备实现全方位运动的能力。可见,履带式全方位平台具备良好的路面环境适应能力和故障适应能力,为下一步平台工程应用中运动控制和故障识别提供了研究基础。     

基于运动相似性的监控轨迹聚合分析

对于监控轨迹序列集,提出一种使用运动特征发现其潜在语义内容的方法.在特征统计估计阶段,将轨迹曲线中的拐点特征加入到核密度估计过程中,得到准确平滑的方向多性态分布;使用隐马尔科夫模型估计轨迹子类中存在的串行或并行空间模式.最后以运动特征分布为基础,提出一种基于运动相似性的轨迹层次聚合模型.实验结果表明,该模型可以有效地分...     

卫星导航系统中平台运动对天线阵列性能的影响分析

常规的天线阵自适应算法侧重于研究稳态条件下的最优性能.当卫星导航接收机应用于运动载体(如炸弹、飞机、机动车辆、舰艇)时,阵列平台的运动(或振动)将会导致权值"零陷"指向与干扰来向失配.建立了运动条件下的阵列信号模型,将平台运动分为第一类平台运动(高频振动)和第二类平台运动(平稳转动),给出了两类运动模型下阵列输出信干噪...     

协调式六自由度运动平台的运动学分析

从平台的基本变换着手,用运动平台和固定平台间的矢量关系分析了协调式六自由度运动平台的运动学性能.给出了平台进行各种运动(平动、转动)时作动筒的位移、速度和加速度变化规律,并以一个具体实例对其进行了验证.     

四足步行机动平台半圆柱形足端偏差分析

通过正逆运动学分析和足端轨迹规划,提出通过分析半圆柱形足端轨迹目标规划点(Objective Programming Point,OPP)与实际规划点(Actual Programming Point,APP)的相对位置关系来解决机动平台足端轨迹偏差问题的方法。首先,将支撑段机体的运动轨迹等效到足端;然后,通过足端轨迹的OPP与APP之间相对位置关系,给出由APP轨迹计算OPP轨迹的方法;最后,对足端轨迹OPP与APP在4种相对位置关系下机动平台足端在摆动相和支撑相的偏差问题进行了分析。研究结果对认识半圆柱形足端偏差的产生机理和误差补偿具有参考意义。     

使用位置量测值乘积的多目标跟踪(一)

本文主要介绍用于多目标跟踪(MTT)中航迹保持的对称量测方程(SME)滤波器的继续研究。与其他的MTT方法比较起来,在SME滤波器中,为了进行目标状态估计,没有必要考虑目标/量测互联,这将导致MTT问题计算复杂性的实质性的简化。本文集中在由原始位置量测值的积构成的和产生SME的情况。对于其运动包括围绕等速轨迹随机扰动的N个目标情况研制了SME滤波器。假设x坐标位置的量测值是可得到的,并假定量测数等于目标个数。研究了SME滤波器的各种解析特征,尤其是证明了:在极不充分的条件下,估计误差方程是局部指数稳定的。通过把SME滤波器与最佳(最小方差)估计器比较和在六个目标情况下进行的计算机模拟研究了SME滤波器的性能。     

基于步进频率正交信号的星载MIMO-GMTI雷达空时频处理研究

多发多收(MIMO)体制雷达综合采用多通道、多频技术,为解决星载GMTI面临的探测慢速运动目标和消除盲速估计等问题提供了有效途径。MIMO雷达工作的基础是有效的波形设计。因此,在分析正交波形性能的基础上,结合GMTI应用需求,建立了星载MIMO雷达步进频率正交信号的基本参数确定准则,研究了步进频率MIMO雷达空时频联合自适应处理的基本原理,通过仿真验证了MIMO雷达在杂波抑制和GMTI性能上的优势。     

纯方位目标运动分析可观测性研究

纯方位目标运动分析(BOTMA)仅利用方位信息实现对目标状态参数的估计,是一种有效的无源被动定位跟踪方法。纯方位系统中的可观测性条件、目标跟踪与估计策略、观测器最优机动轨迹构成了BOTMA的核心研究内容。可观测性问题是BOTMA首先必须解决的关键问题,可观测性条件是后续目标定位与跟踪的前提和基础。介绍了纯方位系统中可观测性的基本概念,从几何方法、线性与非线性方法、数值分析方法等角度,对BOTMA的可观测性研究成果进行了系统的总结和评述,最后对这一领域的研究提出了新的展望。     

变结构多模型估计第Ⅱ部分——模型集合自适应

变结构多模型(VSMM)估计的一个重要、自然和实用的方法是递归自适应模型集(RAMS)方法。此方法的关键是在理论上和实践上都具有挑战性的模型集自适应(MSA)。本文在理论上对MSA进行了研究。根据假设检验,阐明了MSA的各种典型问题,而这些假设一般是复合的,N元的,多变量的,更糟糕的是,不一定不相交。给出了一定数量的序列方案,这些方案在计算上都是高效的,容易实现的,并具有一些令人满意的最优特性。这些结果构成了建立性能良好,通用和实用的MSA算法的理论基础。在这里给出的理论结果已经应用于这系列后续部分的几种RAMS算法,这些算法都是应用广泛,容易实现并且明显优于当前的最佳固定结构多模型估计器。同时,它们对于变结构和固定结构多模型估计器的模型集对比、选择和设计都很重要。     

使用联合概率数据互连滤波器的改进的多目标角跟踪 …

联合概率数据互连皮器用于多个运动目标的角跟踪。为了改进性能。在数据互 方面,除了角量测外,该滤波器还使用功率量测。用ＭＵＳＩＣ算法获得了这些量测。由使不同轨迹的蒙特卡洛仿真来评估本算法的跟踪性能。     

预警探测系统目标交接班需求分析

针对临近空间高超声速飞行器(Near-Space Hypersonic Vehicle,NSHV)预警探测过程中的目标交接班问题,分析了目标交接班对轨迹预测的需求。首先,分析了地/海基和空基预警探测平台针对NSHV目标的威力覆盖范围,指出实现全程跟踪NSHV目标需要构建协同探测网络,其中目标交接班是必须解决的技术问题;其次,介绍了2种协同探测目标交接班方式;最后,研究了轨迹预测精度对目标交接班性能的影响。研究表明:预测交接是NSHV预警探测系统目标交接班的必然选择,提高轨迹预测精度有助于节省接班传感器资源、提高目标检测概率。     

纯方位目标运动分析的离散时间可观测性和可估计性分析

目前,纯方位跟踪(BOT)的可观测性分析仍然是重要的学术研究课题。与以前的连续时间分析研究不同,我们的研究依赖于离散时间分析。而且还允许我们直接而有效地使用简单的线性代数公式系。使用直接方法,可观测性分析实际上简化为子空间范围的基本研究。虽然这种方法在概念上是相当直接的,但随着源相遇情况复杂性的增加,它会变得越来越复杂。对于复杂情况,由于直接使用多重线性代数方法,对偶方法可能体现某些基本优点。因此得出关于机动源的BOT可观测性的新结果。继而可将可观测性分析扩展到源速度变化的未知时刻。 尽管可观测性分析使我们能更充分地了解BOT问题的代数结构,但观测者机动的最优化实际上是一个控制问题。基本代数研究证明这种控制问题的相关成本函数是费歇尔信息矩阵(FIM)的行列式。因此大部分工作集中在对这个成本泛函的分析上。使用多重线性代数给出了这个泛函的一般近似。这些近似结果表明最感兴趣的事仅涉及到直接可估计参数,即源方位变化率。用这些近似,可导出最优化观测者轨迹的一般框架,这允许我们近似最优控制序列。值得强调的是我们的方法不需要有关源轨迹参数的知识且对机动源仍然有效。     

运动视觉平台点目标定位误差分析和平台最优运动轨迹设计

对运动视觉平台点目标定位问题进行了研究,介绍了基于视觉共线方程的目标定位方法,分析了共线方程关于视线约束的实质。在观测视线相关坐标系推导了视线方向角矢量对目标定位误差的影响规律,分析了多观测对定位误差的影响,并基于最小化目标定位误差推导了视觉平台的最优运动轨迹,利用简单明了的分析方法得到了与已有文献优化Fisher信息矩阵方法一致的结论。利用仿真和试验对定位误差和最优轨迹进行了验证,证实了定位误差理论分析和最优运动轨迹设计的正确性。     

机动目标跟踪的模式集自适应IMM算法的设计和比较

变结构多模型状态估计器方法适用于雷达跟踪空中机动目标。本文研究和设计了两种自适应时变模式集交互多模型(IMM)跟踪滤波器;切换网格(SG)IMM和自适应网格(AG)IMM算法。针对不同的飞行想定,通过Monte Carlo仿真方法对这些算法及相应的固定网格(FG)IMM滤波器的性能进行了评估和比较。仿真显示,对特定的机动目标跟踪问题,SGIMM和AGIMM跟踪滤波器在性能和计算量等方面要比固定结构多模型算法(FGIMM滤波器)有明显地提高。     

运用最大似然估计进行被动目标跟踪

在带有未知非齐次协方差的多变量正态分布噪声中,把根据被动声呐方位和频率测量估计目标轨迹建模为非线性多响应参数的估计问题。这表明在这种情况下最大似然估计与优化一个有简单形式并且不包含未知协方差矩阵元素的限定性判据相同。只用模型函数的一阶导数和新的收敛判据的高斯—牛顿算法来实现这种估计。仿真结果表明采用上述噪声模型的最大似然估计法的性能优于采用传统噪声假设的性能。     

利用多传感器跟踪机动目标:数据越多总意味着估计越好吗?

在文献中考虑利用多传感器跟踪机动目标一类的问题时,支持特定目标跟踪的传感器数量及类型通常相对于目标假定位置是固定的。然而,在许多多传感器系统中,支持某一特定目标跟踪的传感器数量及类型,可由于各个传感器的机动性、类型及资源的制约而随时变化。这种在传感器系统配置上的变化性,在跟踪机动目标时造成严重的问题,这是由于目标运动模型存在不确定性。卡尔曼滤波器通常用于滤波位置测量,以估计目标的位置,速度和加速度。在设计卡尔曼滤波器时,过程噪声(加速度)方差Qk的如此选定以致于65％到95％的概率区间能包含目标的最大加速度水平。然而,当目标机动时,加速度以一种确定性方式变化。于是,与过程噪声相关的白噪声假设发生偏离,滤波器在目标机动期间产生状态估计偏差。如果选定一个较大的Qk,则在机动时的状态估计偏差较小。但当目标不作机动时,此时的Qk只能粗劣地表征目标运动,而且滤波性能远远偏离最优了。这里,举出了目标在单一坐标系运动的例子,说明了利用多传感器跟踪机动目标存在的问题,从中表明两传感器(在确定条件下,其中包括各传感器的正确配置)具有较之单一传感器更糟糕的跟踪性能。将交互式多模型算法(IMM)应用于该范例中,证明了它是一种解决跟踪滤波器性能问题的潜在方法。