非高斯噪声下的机动目标跟踪

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闪烁噪声下的自适应无迹卡尔曼算法

闪烁噪声下的自适应无迹卡尔曼算法

闪烁噪声下的自适应无迹卡尔曼算法陈政;刘康【摘要】针对非高斯噪声环境下过程噪声统计特性未知时机动目标跟踪精度不高甚至发散的问题,提出了一种应用EM算法和无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF)相结合的方法.该方法借助EM算法估计出较准确的过程噪声参数,再使用无迹卡尔曼滤波算法获得高精度的目标运动状态.仿真实验结果表明,该方法可以有效抑制滤波发散并显著提高跟踪精度.【期刊名称】《软件》【年(卷),期】2018(039)001【总页数】5页(P70-74)【关键词】EM算法;无迹卡尔曼;跟踪精度【作者】陈政;刘康【作者单位】昆明理工大学信息工程与自动化学院,云南昆明 650500;昆明理工大学信息工程与自动化学院,云南昆明 650500【正文语种】中文【中图分类】TP8010 引言卡尔曼最初提出的滤波基本理论只适用于线性系统,并且要求量测也必须是线性的[1]。

卡尔曼算法可以看成是一种贝叶斯方法,贝叶斯方法通过对模型引入先验分布,并利用似然函数求解后验分布的方法来对模型中的不确定性进行建模[2]。

在线性估计算法的发展历程中,卡尔曼滤波扮演了重要的角色,但该算法实现的前提是系统模型已知,与实际工业中的状态估计问题不相符[3];同时,真实环境中卫星雷达受到的非高斯闪烁噪声进一步加重了后验概率密度的非高斯特性[4],于是,传统的卡尔曼滤波已经不再适用[5][6]。

由此带来了改变后的使用到非线性系统观测中的滤波理论,如无迹卡尔曼滤波器(UKF),可用于导航、目标状态估计、飞行器轨道确定等领域并获得了良好效果,但噪声统计特性未知时,UKF滤波精度下降[7]。

全球卫星导航系统在许多领域都发挥出了重要的作用,并且仍然在不断地改进与创新[8]。

近年来,随着我国空间技术的发展,在轨运行的卫星越来越多[9]。

卫星侦察范围广,可对目标进行长时间、大范围的连续侦察和监视,获取情报的时效性强,是现代侦察中不可或缺的重要手段[10]。

基于UKF的闪烁噪声机动目标跟踪

基于UKF的闪烁噪声机动目标跟踪
K YW O DS Gi os;U setdK ma l rU F ;Maevragtr k g E R :lt i n n e ncne a nft ( K ) l ie n ue re t c i t a n
ABS RACT : r dt n lKama i e a o u r te ta k n r cso fma e v rtr e n e l tn ie b — T T a i o a l n F l rC n tg a a e r c i g p e iin o n u e ag tu d r i o s e i t n n gn
仿真实验 中采用 “ 协同转弯模型” 作为机动 目标 的运动模型 , 雷达的量测方程也是非线性的 , 分别应用 U F和 E F跟踪闪烁噪 K K 声下的机动 目标 。 结果表 明, K U F能够较好地解决 闪烁噪声下跟踪机动 目标的难题 , 其跟踪精度要远远高于 E F。 K 关键词 : 闪烁噪声 ; 味卡尔曼滤波器 ; 无 机动 目标跟踪
r c i g u e ln oie i p o o e i hi p r,f tr e tmain s c rid utat r u c ne t n fr o ta k n nd rgi tn s s r p s d n t spa e ile ng si to i a re o fe ns e td ra so f i m sae e ain o a g ts se ,S ha r c i g e rri e r a e t t qu to ftr e y tm O t tta k n ro sd c e s d. W i u e fd rv to t tne d o e a in,UKF c l a prxi t ho i al p o mae

粒子滤波在目标跟踪算法中的应用研究

粒子滤波在目标跟踪算法中的应用研究


要 :针 对非 高斯 、 强噪声 背 景 下 的 高机 动 目标 实施 跟 踪 时,卡 尔曼 滤 波、扩 展 卡 尔曼 滤波
等 算 法将 出现 滤 波精度 下 降甚 至发 散 现 象 。粒 子 滤 波方 法作 为 一种 基 于 贝叶斯 估 计 的 非 线性 滤
波算法,在处理非高斯非线性时变系统的参数估计和状 态滤波 问题 方面有独到的优势。以 目标 跟踪 问题 为 背景 ,将粒 子滤 波与 卡 尔 曼滤波算 法进行 了对 比研 究 。 关键 词 : 目标跟 踪 ;粒子 滤 波 ;卡 尔曼 滤波
( i ee s ocs a e , hn zo 50 2 C i ̄ A rD fneF re d my Z egh u4 0 5 , hl ) Ac l t
A s at b t c :Whnteojc r eb c g u do ihr n u e n , utmo e, o — asi , r e bet aei t akr n f g e evr g m l— d l n nG us n h s nh o h ma i i a
踪性能优劣的关键步骤。专家提出了 目 标运动模型 包括 : 多项 式模 型 、 阶 时 间相 关模 型 、 阶 时 间相 一 二 关模型、 半马尔可夫模型、 oa统计模型、 N vl 机动 目 标 “ 当前 ” 统计 模 型 等 , 中多项 式 模 型 占有重 要地 其 位 , 的两 种 特 殊 形 式 匀 速 ( V) 型 和 匀 加 速 它 C 模 ( A 模型因其简单有效 , C) 有着广泛 的应用 。然而 ,
Ka ma le . l n f tr i
Ke o d :ojc t c ig p rc l r K l a l r yw r s bet a k ; a i eft ; a nft r n t li e m ie

高斯白噪声背景下机动目标未来运动状态的一步实时预报与滤波

高斯白噪声背景下机动目标未来运动状态的一步实时预报与滤波

高斯白噪声背景下机动目标未来运动状态的一步实时预报与滤

赵文成;林峰;郭虹;曹阳;李香娥;张军;蔡曦
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2001()z1
【摘要】对高斯白噪声背景下机动目标的运动共性进行了研究,绕过了建立系统加速度模型的麻烦,得到了未来运动趋势的一步实时预报模型,并具有很好的实时性。

文章中还给出了算例与仿真计算结果。

【总页数】3页(P168-170)
【关键词】机动目标;高斯白噪声;多步状态预报;滤波
【作者】赵文成;林峰;郭虹;曹阳;李香娥;张军;蔡曦
【作者单位】沈阳航空工业学院自动化系
【正文语种】中文
【中图分类】O;211.64
【相关文献】
1.机动目标未来运动趋势的多步实时预报 [J], 赵文成;林峰
2.非高斯噪声下的机动目标跟踪 [J], 宋小全;孙仲康
3.基于高斯混合带势概率假设密度滤波器的未知杂波下多机动目标跟踪算法 [J], 胡子军;张林让;张鹏;王纯
4.非高斯噪声情况下多平台机动目标被动跟踪新方法 [J], 闫常浩;张坤;罗强
5.闪烁噪声环境下机动目标跟踪的改进的高斯-厄米特粒子滤波 [J], 崔彦凯;梁晓庚因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

非高斯环境下基于GPF算法的目标跟踪

非高斯环境下基于GPF算法的目标跟踪
中 图 分 类 号 : N 5 T 93 文 献标 识码 : A
Ap lc to f GPF g r t m n Ta g tTr c i g p ia i n o Al o ih o r e a k n i n Ga s i n En i o m e t n No . u sa v r n n
( K ) epcayw e o tv lnni aie r peet I h a rt l rh sa sdo E F , seil hn nn ii ol eri ae r n . nti p p ea o tm r ue n l r a n ts s s e h gi e ojc t ci n nnG us n i n et T e Mot C r i u tn r u ̄ so ht h b t r k g i o— asi E v om n. h n a o s l i sl hw ta e e a n n a r e l m aoF算 法 的 目标 跟踪 P
刘 炜 , 张 冰
( 江苏科 技 大学 ,江苏 镇 江 2 20 ) 10 3
摘 要 :介 绍 了高斯 粒子 滤 波器( P ) G F 的基 本 思 想和具体 算 法的 实现 步骤 , 并讨 论 了此 算 法在 机 动 目标 转 弯模 型 跟 踪 中的 应 用 , 闪烁 噪 声 下 比较 了高斯 粒 子 滤 波 器、 子 滤 波 器 在 粒 ( F 和 扩展 卡 尔曼滤波 器( K ) P) E F 的跟 踪性 能差 异 。仿 真 结 果 表 明 , P G F有 效地 改善 了 目标 跟 踪 的效 果 , 比 P 相 F在 精度 和计 算 复杂度 方 面均 有 了明显 改善 。 关键 词 :目标跟 踪 ;高斯噪 声 ;卡 尔 曼滤波 器

杂波环境下强机动目标自适应关联波门选择

杂波环境下强机动目标自适应关联波门选择

第37卷第8期 计算机应用与软件Vol 37No.82020年8月 ComputerApplicationsandSoftwareAug.2020杂波环境下强机动目标自适应关联波门选择赵 菡 诸葛晶晶 林家骏(华东理工大学信息科学与工程学院 上海200237)收稿日期:2019-06-30。

赵菡,副教授,主研领域:机动目标跟踪,航迹融合。

诸葛晶晶,硕士。

林家骏,教授。

摘 要 杂波环境下强机动目标的跟踪容易出现失跟和精度不高等问题,关联波门对量测信息进行有效处理,是提高跟踪精度的重要环节。

提出一种自适应关联波门选择算法,在分析目标跟踪不确定度的基础上估计目标的机动状态,作为关联波门的选择依据。

该算法不但考虑了波门形状与目标机动状态的匹配度,也考虑了对门限参数的动态调整。

仿真实验结果表明,该算法相比固定关联波门及传统关联波门自适应算法,对杂波环境下强机动目标跟踪具有更低的失跟率与更高的跟踪精度。

关键词 机动目标跟踪 自适应关联波门 概率数据关联中图分类号 TP391 文献标志码 A DOI:10.3969/j.issn.1000 386x.2020.08.017ADAPATIVECORRELATIONGATESELECTIONALGORITHMFORSTRONGMANEUVERINGTARGETINCLUTTERENVIRONMENTZhaoHan ZhugeJingjing LinJiajun(SchoolofInformationScienceandEngineering,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,Shanghai200237,China)Abstract Trackinglostandlowaccuracyoftenoccurinstrongmaneuveringtargettrackinginclutterenvironment.Itisanimportantlinktoimprovethetrackingaccuracytoprocessthemeasurementinformationeffectivelybythecorrelationwavegate.Thispaperproposesanadaptivecorrelationgateselectionalgorithm.Thetargetmaneuveringstatecouldbepredictedbasedontheanalysisofuncertaintyoftargettracking,whichwasthebasisfortheselectionofthecorrelationwavegate.Itnotonlyconsideredthematchingdegreebetweenthewavegateshapeandthetargetmaneuveringstate,butalsotookthedynamicadjustmentofgateparametersintoaccount.Thesimulationresultsshowthatcomparedwiththefixedcorrelationgateandtraditionalcorrelationadaptiveadjustmentalgorithm,ouralgorithmhasalowertrackinglossrateandhighertrackingaccuracyforthestrongmaneuveringtargettrackingintheclutterenvironment.Keywords Maneuveringtargettracking Adaptivecorrelationgate Probabilisticdataassociation0 引 言关联波门的有效设定可以减少数据关联算法的运算量、提高关联精度,是数据关联算法的必要条件[1-2],通过设置波门中心为目标预测位置,实现对量测回波的筛选。

非线性滤波算法在雷达信号处理中的应用

非线性滤波算法在雷达信号处理中的应用

非线性滤波算法在雷达信号处理中的应用雷达技术是一种基于电磁波的无线通信技术,广泛应用于民用和军用领域,例如飞机控制、车辆导航和卫星通信等多个领域。

在雷达系统中,信号处理是一个重要的环节,它可以消除噪声、增加信噪比和提高雷达系统的灵敏度。

现代雷达系统中,非线性滤波算法是一种有效的信号处理技术,得到了广泛的应用。

非线性滤波算法与线性滤波算法不同之处在于,非线性滤波算法可以处理非平稳信号、非线性信号和非高斯噪声等不符合线性统计学假设的信号模型。

以常见的经典卡尔曼滤波算法为例,其假设系统和观测噪声均为高斯分布。

此时,若系统和观测噪声不满足高斯分布假设,则卡尔曼滤波算法将无法正确估计状态量。

而非线性滤波算法克服了这一问题,可以适用于更广泛的信号模型。

在雷达信号处理中,非线性滤波算法主要应用于雷达目标探测和跟踪。

常见的非线性滤波算法包括粒子滤波、扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波和波束滤波等。

下面将分别介绍这些算法的原理和应用。

粒子滤波是一种随机采样技术,通过估计目标状态的概率密度函数来估计其状态。

该算法通过随机采样来生成一组粒子,每个粒子表示一种可能的目标状态,然后利用重要性采样来更新粒子权重。

最后使用加权平均方法通过所有粒子得到目标状态的估计值。

粒子滤波算法适用于非线性非高斯信号和噪声情况下的目标跟踪,并且该算法可以处理非线性非高斯状态转移模型。

扩展卡尔曼滤波是一种基于卡尔曼滤波的非线性滤波算法,它通过泰勒级数将非线性函数近似为一阶导数矩阵。

其主要思想是在非线性函数中使用线性逼近来代替非线性函数,以使得状态转移矩阵保持线性。

然而,扩展卡尔曼滤波仍具有高斯分布假设的缺陷,这使得算法在处理非高斯噪声等情况下效果较差。

无迹卡尔曼滤波是一种基于无迹变换的非线性滤波算法,其主要优点在于可以自适应地选择变换点,避免了扩展卡尔曼滤波中需要对先验和后验信噪比进行人工调整的缺点。

该算法通过变换非线性转移函数,将非线性模型转换为线性模型,并通过卡尔曼滤波来进行状态估计。

基于无味粒子滤波和交互多模型算法的多机动目标跟踪

基于无味粒子滤波和交互多模型算法的多机动目标跟踪
ag rt m a b iu l n a c r c n e ii n lo h c n o vo sy e h n e ta ki g pr cso . i
Ke r s:mu t—a g tta k n y wo d litr e r c i g;p ri l i e ;I a tc e fl r MM l o t m ;g itn ie t ag r h i l os n
t l Mo e ) i e dl 算法的基础上将 非线性 非 高 斯 系 统 滤 波算 法——粒 子滤 波与 I 算法 相结 合 , p s MM 采用 无 味粒 子滤 波 U F P ( ncne atl Flr代替 I U se t P rce ie) d i t MM算法 中各 模 型的卡 尔曼 滤波 , 出 了一 种 U F I 提 P —MM算 法 , 并应 用该算 法代替 传统
M u t-a g t t a ki s d o u s e t d a tc e fle n lit r e r c ng ba e n n c n e p r il t r a d i
i t r c i u tp e m o l l o ih n e a tng m li l des a g rt m
gae i MM a oi m.U se td P U F sa pi otk h l eo K l n ft MM a o rt wt I l rh d h g t n cne F( P )i p l dt a etepa f a e c ma l ri I l — ie n g
rt m . F rh r r i h u e mo e,UP I M s u e o t k h l c fI M n ta iin ld t s o ito lo ih I M t F M i s d t a e t e p a e o M i r d t a a a a s cai n a g rt m M o

研究生数学建模竞赛机动目标的跟踪与反跟踪

研究生数学建模竞赛机动目标的跟踪与反跟踪

参赛密码(由组委会填写)第十一届华为杯全国研究生数学建模竞赛学校参赛队号队员姓名1. 2. 3.参赛密码(由组委会填写)第十一届华为杯全国研究生数学建模竞赛题目机动目标的跟踪与反跟踪摘要:目标跟踪理论在军事、民用领域都有重要的应用价值。

本文对机动目标的跟踪与反跟踪相关问题进行了研究,取得了以下几方面的成果。

1.建立了对机动目标的跟踪模型通过对原始数据进行处理,观察到目标运动模式大致为机动与非机动的混合模式,于是决定先采用基于卡尔曼滤波的多模滤波VD算法来建立跟踪模型。

当目标处于机动状态时采用普通卡尔曼滤波进行处理,机动模式采用非线性卡尔曼滤波处理。

滤波出来的航迹图和拟合出来的航迹匹配很好。

然后利用Matlab的拟合工具cftool对目标的各个轴向的运动进行了拟合,分析出了目标的运动方式,大致估计出了目标的航迹。

对建立的航迹方程进行预测,成功的估计出了目标的着落点。

2.实现了转换坐标卡尔曼滤波器实际情况下目标的状态往往是在极坐标或者球坐标情况下描述的。

状态方程和量测方程不可能同时为线性方程,本文把极坐标系下的测量值经坐标转换到直角坐标系中,用统计方法求出转换后的测量值误差的均值和方差,然后利用标准卡尔曼滤波器进行滤波,精度较高。

3.完成了多目标的数据关联,区分出了相应的轨迹4.以最近邻法原理为基础,采用线性预估与距离比较的方法制定出了相应的区分规则,成功的将原始数据的两个目标轨迹区分出来。

5.分析各个目标的机动变化规律并成功识别了机动发生的时间利用得到的目标运动轨迹,对位置信息进行二次求导得出了目标的加速度变化曲线,分析三个平面上的加速度变化趋势得到了目标在空间的机动情况,当位置与速度变化剧烈的时候也是机动发生的时候,于是通过对加速度随时间变化的分析,合理的设定加速度变化率的门限,当加速度变化率超过门限即认为目标处于机动状态并通过程序算法对机动点进行标记,结果和对目标的经验判断相符合。

在整个过程中对各个时间点目标的加速度大小和方向进行了统计并输出到txt文档中。

移动目标跟踪的算法研究及其应用

移动目标跟踪的算法研究及其应用

移动目标跟踪的算法研究及其应用第一部分:前言随着技术的发展和智能化的进步,移动目标跟踪的应用越来越广泛。

移动目标跟踪的核心是找到目标并跟踪它,因而算法的优劣直接决定着跟踪结果的好坏。

在本文中,我们将探讨一些常见的移动目标跟踪算法,以及它们在实际应用中的情况。

第二部分:常见的移动目标跟踪算法1. 卡尔曼滤波器算法卡尔曼滤波器是一种线性滤波器,可以用来估计系统的状态。

在移动目标跟踪中,卡尔曼滤波器的应用主要是用来估计目标的轨迹和速度等状态参数。

卡尔曼滤波器算法具有简单、实用、鲁棒性强的特点,在很多应用中得到了广泛的应用。

2. 粒子滤波器算法粒子滤波器算法是一种非参数滤波器,与卡尔曼滤波器相比具有更好的适应性和精度。

在移动目标跟踪中,粒子滤波器算法用来估计目标的状态,可以有效地解决一些卡尔曼滤波器无法解决的问题,如非线性系统和非高斯噪声。

3. CAMShift算法CAMShift算法是一种基于颜色直方图的目标跟踪算法,它的核心思想是通过更新目标直方图的方式来实现目标跟踪。

CAMShift算法具有实时性好、可靠性高、鲁棒性强等特点,在很多应用场景中得到了广泛的应用。

第三部分:移动目标跟踪算法的应用1. 智能监控移动目标跟踪算法在智能监控领域有广泛的应用。

通过对监控视频中的移动目标进行跟踪,可以实现对物品的自动识别、实时监控、监控报警等功能,提高监控系统的安全性和智能化程度。

2. 交通管控移动目标跟踪算法在交通管控领域同样有着广泛的应用。

通过对交通视频中的车辆进行跟踪,可以实现对交通流量、拥堵等情况的实时统计,帮助交通部门进行交通治理,提高道路的通行效率和安全性。

3. 智能机器人移动目标跟踪算法在智能机器人领域也有很大的应用潜力。

通过对机器人视觉信息的处理,可以实现机器人的导航、目标抓取、环境识别等功能,为机器人的智能化发展打下基础。

第四部分:总结总的来说,移动目标跟踪算法是计算机视觉领域中的重要研究方向之一,也是实际应用中必不可少的一种算法。

闪烁噪声下轨道机动目标自适应鲁棒跟踪算法

闪烁噪声下轨道机动目标自适应鲁棒跟踪算法

滤波( RU ) A KF ,再利 用 AR UKF产生粒子 滤波的重 要性密 度函数 ,从而得到一种 自适应鲁棒无迹粒子滤波( RUP ) A F算法 。将 AR F与瞬 UP
态跟踪模型相结合 ,对空间机动 目标进行 自主跟踪。实验结果表明 ,该算法在跟踪精 度和鲁棒 性方面优于传统 的跟踪算法 。 关键词 :机动 目标跟踪 ;自适应鲁棒滤波 ;无迹卡尔曼滤波 ; 子滤波 ;闪烁噪声 ;瞬态模 型 粒
Fl r gAR F ag r m i po oe ip prAdpie b s U setdK l nFl r gARU ) loi m ein db mb d ig iei ( UP ) loi s rp sdi t s a e. at ut ncne ama iei ( tn h t nh v Ro t n KF ag r h s t id s e ye e dn g
文献标识码 :A
中圈分 类号 lT 3 2 P 1
闪 烁 声下轨道机动 目标 自适应 鲁棒跟踪 算法 噪
涂文斌 。杨永胜 ,敬忠 良
( 上海交通大学航空航天学院 ,上海 2 04 ) 0 2 0

要 :针对 闪烁噪声 下存在未 知机动 的空 间目标跟踪 问题 ,将 自适应鲁棒滤波技术 嵌入到无迹卡 尔曼滤波 ,设计 自适应鲁棒无迹卡尔曼
第 3 卷 第 1 期 8 8
Vo -8 l3






21 0 2年 9月
S pe e e t mb r 201 2
No 1 .8
Co pu e m t rEng n e i i e rng
专栏 ・
文章编号:1 0—3 2 ( 1)8 0 1 4 0 0 4 8 0 21 —0 l 2 —0

粒子滤波在机动目标自适应参数辨识算法中的应用

粒子滤波在机动目标自适应参数辨识算法中的应用
的 结 构 可 以覆 盖 机 动 目标 可 能 的 多 种 运 动 状 态 。
( 一3 = 1[ ( 一2 ( 一3 ]= ) )一 j } ) 。
1[ ( k一2 )一2 。k一3 。k一4 ] ( ) x( )+ ( ) 。 6
上 述参数 估计 模 型 对 目标 的多 种 运 动模 态 的广

8 2・






第3 4卷
方程 的线性 程度 和状 态 的分布 , 克服 了 以往基 于线性
高斯 滤波 的缺 点 , 主要 优点包 括 : 其 1 )可 以表示任 意 的概率 密度 函数 ; 2 )对状 态空 间的 可能 区域进 行 自适应 的关 注 ; 3 )可 以处理 非高斯 的系统 噪声 ;
Байду номын сангаас
c n eg n ev lct whc a o rcia inf a c np oe t o v re c eo i y, ihh ssmep a t ls i c n e i rjc. c g i
Ke r : y wo ds tr e r c i g; a tce fle ; h r ce d n i c to la ts a e a g tta k n p ril t r c a a tri e t ain;e s qu r i i f
( ot au t Sh o, aa U iesyo n ier g Wu a 3 0 3 C i ) P s rd a co lN vl nvri f gnei , hn 4 0 3 , hn g e t E n a
Abs r c Ai n tt r blm ft e c re tma e v rn a g t r c i g ag rt m a n tta k n t a t: mi g a hep o e o h u r n n u e i g tr e a k n l o i t h c n o r c i g t e a t— h p misl e mi a a e v rng efce ty, h r ce de tf a in mo e do td p ril i r h n is i s i tr n lm n u e i fi in l a c a a tr i n i c t d la p e a tce fhe e i o

闪烁噪声环境下基于PF的机动多目标跟踪算法研究

闪烁噪声环境下基于PF的机动多目标跟踪算法研究
to o c lul t a h p r il da i l e o a h me s rn a ue S s t c uie fna it rn e ul. i n t a c a e e c a tce up tng va u fe c a u i g v l O a o a q r i lfle i g r s t Th o e Ca l i u a i n r s t h e M nt r o sm l to e uls s owe ha h e e t d m e ho a f e tve y s v u t— a g t d t t t e pr s n e t d c n e f c i l ol e m lit r e
Ab t a t n o de o s l sr c :I r r t o ve mulit r e r c ng pr e u t— a g tt a ki oblm nde on i a nd n — us in e io m e t r n lne r a on Ga s a nvr n n,
维普资讯
火炮 发 射 与 控 制 学 报
第 3 期
J OURNA1 OF GU N LAUNCH & CONTROI ・ 2 ・ 9
闪烁 噪声 环 境 下 基 于 P F的机 动 多 目标 跟 踪 算 法 研 究
王 敏 。张 冰 ,朱 志字
Ke r s: i f r a i n pr c s i g t c ol gy; m ulit r tt a k ng; p r il it r ( y wo d n o m to o e sn e hn o t—a ge r c i a tce fle PF); d t s o i- a a a s ca

一种新型杂波环境下突发机动目标跟踪算法

一种新型杂波环境下突发机动目标跟踪算法
其 ( Ⅲ ) 一
N ( + 1 一 o愚+ 1 一 R ( + 1 一 H ( 十 k ) ( ) 愚 ) 五
1 基 于 强 跟 踪 滤 波 器 的 AC 模 型 A
( TFACA ) S
1 r( Q ( ) T 是 ) 五) 是 ’( )
( + 1 是 )
( + 1 一日 ( + 1 尼 ) 五 )
收 稿 日期 :0 00— 6 2 1—31 修 回 日期 {0 00 —0 2 1 —52
P A 算法 , 得 到 了 良好 的效果 [ 。但 由 于 “ D 并 5 ] 当前 ”
*基 金 项 目 l 国防 预 研基 金 资 助项 目(O O 0 O O O ) 4 1 5 12 1 3 作者 简介 ; 戴 路 (9 6 ) 男 , 东 济 南 人 , 士 , 究 1 8一 , 山 博 研
P ( +1 愚 =a k 1 ( ) 愚l) ’ ) - 是 Q 忌 ) ( + ) 愚 P( 是 7 意 +/( ) I ( ,
( 愚)


() 4
种次 优 的加权 因子 的近似 算法 如 下 :
c 五 ( 1 c 是 { ; 5 +I1 k) 志 4≤ - 1
DAILu, HU ANG h a g h a S un -u ( o e e f E eto i E g n eig, v l ies y o n ie r g W u a 3 0 3 C ia C l g l rnc n iern Na a v ri E g n ei , h n 4 0 3 , h n ) l o c Un t f n

种 新 型 杂 波环 境 下 突发 机 动 目标 跟 踪 算 法
戴 路, 黄双 华

移动机器人基于改进粒子滤波的声源目标跟踪研究

移动机器人基于改进粒子滤波的声源目标跟踪研究

决“ 粒子退化”问 题, 重采样的提出有效克 服了
粒 子 退 化 ,却 引入 了粒 子 枯 竭现 象 。针 对 这 一 问 题 ,本 文 提 出 了一 种 改 进 的 粒 子 滤 波 算法 。 即粒 子滤 波马尔科夫链算法 ( P F MC) ,在 重 采 样 过 程 中采 用 马 尔 科 夫 链 移 动 步骤 ,增 加 样 本 的多 样 性 。 改 进 算 法 进 一 步 提 高 了 跟 踪 精 度 和 滤 波 效 果 。仿 真 实 验 表 明 ,本 文 方 法具 有 更好 的跟 踪 效 果 更适 合声 源跟 踪 。
说话人或 所处 环境中 其他声 源的 定位与 跟踪 。目 1 粒 子滤波
前 , 目标 跟 踪 中计 算 机 视 觉 跟 踪 是 比 较 成 熟 的 跟 踪 方 法 , 但 这 类 方 法 有 以 下 缺 点 : 易 受 到 光 照条 件 、遮 挡 等 因 素 的影 响 ,且 跟踪 范 围 受摄 像 机 视 粒子滤波是一种序贯蒙特卡罗滤波算法
D o i :1 0 . 3 9 6 9 / J . i s s n . 1 0 0 9 - 0 1 3 4 . 2 0 1 3 . 1 1 ( 上) . 0 7
0 引言
随 着 智 能 机 器 人 的发 展 ,机 器 听 觉 定位 跟踪 已 经 成 为 了移 动机 器 人 研 究 的 一个 重 要 领域 。麦 克 风 阵 列 的 声 源 定位 与 跟 踪技 术广 泛 用 于人 机 交 互 、 电视 电话 会 议 和机 器 人 导航 等领 域 。例 如, 在 电视 电 话 会 议 系统 中 ,说话 人 跟 踪 可 为摄 像机 转 向 控 制 与 基 于 麦 克 风 阵 列 的 语 音 拾 取 提 供 方 向 信息 ;在移 动机 器人 上安 装 上麦 克 风 阵列 , 实 现对

非高斯杂波下雷达目标跟踪算法改进研究

非高斯杂波下雷达目标跟踪算法改进研究

Ke r s r d rt r e r c i g;n n Ga s in cu t r ywo d : a a a g tta k n o — u sa l te ;Ka ma i e ;a p a s a l i ti u i n r c l n f t r l h t b e d s r t ;f a — l b o
ton. Ac o d n O t a t tt o y a d t c i c r i g t he ls es he r n e hnolgy o t ts i i na o e sng,户 or e r c i a s o it o fs a i tc sg lpr c s i d rf a ton la s ca —
第 4 期
21 0 2年 8月
雷 达 科 学 与 技 术
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Vo1 1 O 4 .0N . Au s gu t201 2
非 高 斯 杂 波 下 雷 达 目标 跟 踪 算 法 改进 研 究
石 一 鸣 。陈凤 友 , 来春 姜
( 15 9 5 0部 队 ,辽 宁 大 连 1 6 2 ) 10 3
摘 要 :针 对 杂 波 干扰 环 境 中的 非 高斯 特 性 , 现 海 杂 波 噪 声 、 烁 噪 声 等 具 有 显 著 尖 峰 的 非 高斯 噪 发 闪
声 可 以 采 用 口稳 定 分 布 来描 述 , a稳 定 分 布 可 以 建 立 更 符 合 实 际 的 噪 声 模 型 。根 据 统 计 信 号 处 理 最 新 理 用
论 和技 术 , 用 P 阶分 数 相 关 和 分 数 低 阶 协 方 差替 代 传 统 相 关 和 协 方 差 来 改进 K l n滤 波 器 , 化 获 得 改 利 ama 优

目标跟踪算法综述

目标跟踪算法综述

目标跟踪算法综述目标跟踪算法综述目标跟踪是计算机视觉中一项重要的任务,它旨在识别并跟踪视频序列中的特定目标。

随着计算机视觉和图像处理技术的不断发展,目标跟踪算法也得到了巨大的改进和突破。

本文将综述当前常见的目标跟踪算法,包括传统的基于特征的目标跟踪算法和基于深度学习的目标跟踪算法。

一、传统的基于特征的目标跟踪算法传统的目标跟踪算法主要基于目标的外观特征进行跟踪,常用的特征包括颜色、纹理和形状等。

其中,最经典的算法是卡尔曼滤波器(Kalman Filter)算法和粒子滤波器(Particle Filter)算法。

卡尔曼滤波器是一种基于状态空间模型的滤波器,通过预测目标的位置和速度,并根据观测数据进行修正,从而实现目标的跟踪。

它的优势在于对于线性系统能够得到最优估计,并且具有较低的计算复杂度。

但是,卡尔曼滤波器对于非线性系统和非高斯噪声的处理能力较差,容易导致跟踪误差的累积。

粒子滤波器是一种基于蒙特卡洛采样的目标跟踪算法,通过生成一组粒子来表示目标的可能位置,并根据观测数据和权重对粒子进行更新和重采样。

粒子滤波器具有较好的鲁棒性和适应性,能够有效处理非线性系统和非高斯噪声。

但是,由于需要采样大量的粒子,并且对粒子进行权重更新和重采样操作,使得粒子滤波器的计算复杂度较高,难以实时应用于大规模目标跟踪。

二、基于深度学习的目标跟踪算法随着深度学习技术的飞速发展和广泛应用,基于深度学习的目标跟踪算法也取得了显著的进展。

深度学习算法通过在大规模标注数据上进行训练,能够学习到更具有区分性的特征表示,并且具有较好的泛化能力和鲁棒性。

目前,基于深度学习的目标跟踪算法主要分为两类:基于孪生网络的在线学习方法和基于卷积神经网络的离线训练方法。

基于孪生网络的在线学习方法通过将目标的当前帧与模板帧进行比较,计算相似度分数,并根据分数进行目标位置的预测和更新。

该方法具有较好的实时性和鲁棒性,但是需要大量的在线训练数据,对于目标的变化和遮挡情况较为敏感。

kcf目标跟踪

kcf目标跟踪

kcf目标跟踪目标跟踪(Target tracking)是指通过使用传感器和数据处理技术,对运动目标进行实时监测和追踪的过程。

在目标跟踪中,数学算法被用于从图像或视频序列中提取目标的位置、速度和加速度等相关信息,从而实现对目标的跟踪。

常用的目标跟踪方法之一是基于卡尔曼滤波器(Kalman filter)的目标跟踪方法。

卡尔曼滤波器是一种递归算法,能够根据目标的运动模型和传感器观测值,对目标的位置和速度等状态变量进行估计和预测。

其核心思想是通过将当前时刻的状态变量估计值与传感器观测值进行融合,推导出目标的最优状态估计值。

卡尔曼滤波器可以分为预测步骤和更新步骤两个阶段。

在预测步骤中,根据目标的运动模型对目标状态进行预测;在更新步骤中,将预测结果与传感器观测值进行融合,得到目标的最优状态估计值。

具体而言,预测步骤利用线性状态转移矩阵将前一时刻的状态估计值递推到当前时刻,同时根据运动模型估计目标的过程噪声。

更新步骤则利用观测模型和观测矩阵将预测结果与传感器观测值进行融合,得到目标的最优状态估计值。

卡尔曼滤波器在目标跟踪中具有许多优点。

首先,它能够对目标的位置和速度等状态变量进行精确估计,适用于对运动目标进行实时跟踪和预测。

其次,卡尔曼滤波器可以对传感器观测值进行有效的降噪处理,提高目标跟踪的准确性和稳定性。

此外,卡尔曼滤波器还具有良好的计算效率和较小的存储空间需求,适用于资源有限的嵌入式系统。

然而,卡尔曼滤波器也存在一些限制和挑战。

首先,卡尔曼滤波器假设目标运动模型是线性的且服从高斯分布,对非线性系统和非高斯噪声的处理效果有限。

其次,卡尔曼滤波器对初始状态估计值和模型参数的选择敏感,不当的选择可能导致跟踪结果的不准确。

此外,卡尔曼滤波器对目标遮挡和外部干扰等因素的鲁棒性较差。

为了克服卡尔曼滤波器的限制,研究人员还开发了许多其他目标跟踪方法,如粒子滤波器(Particle filter)、最大后验概率(Maximum a posteriori, MAP)估计和支持向量机(Support Vector Machine, SVM)等。

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( 一 ) 的方差 . ( 一 ) 当d . 可 , E分 别为 1 , 3 , 0 . 2时其 形 状如 图 2 . 可见其 尾部较 高斯分布 长 下 面介 绍利 用 动态规 划的方法进行 目标跟 踪的原理.
S ( ) , u( ) , W( k ) ]
此处 , ≠J ≠f , 且 , , f ∈[ 1 , 2 . 3 ] 表 示距离 、 方
Ke y wo r d s : Tr a c k i g , n Dy n a ml c p r o g r a mmi n g , Ka l ma n - i f l t e r , G1 i n t - n o i s e




算法进行机 动 目标跟 踪 的方法 , 此 跟踪方 案不 要求 任何模型线 性化 . 从 而 避免 了因线 性化带 来 的状态
( 2 )
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( 5 )
其中 , ( 一 ) , ( - ) , ( 一 ) 分 别代 表 闲烁 噪声 , 高斯.
拉 普拉斯 分布 也 可 以用其他 的非 高 斯分布 来替 代 拉 普拉 斯分布 , 如均匀分布等 . 高斯 分布和拉普 拉斯 分布的定义如下 :
P L ( ^ ) P 2 ( ( )
z ( +1 ) =z ( k ) P l ( ^ ) P 2 ( “ ( ) +": ( ) ) P l -( = 1 一e ‘ ) , P 2 三( T一1 +e ‘ )
\ / ≤ / …
( k ) ) ( k ) )
式中g l 为 已知的非线性 函数 , j 、 为方位 、 俯仰 分
量上 的具有 已知统计 特性 的干扰 向量 和观 测 噪声
另 外 假 设 韧 始 状 态 向量 和 干 扰 、 扰动、 观 测 噪 声 等 的 全 部 采 样 都 是 相 互 独 立 的 如果不存在人 为干 扰 , 则 观 测 量 仅 受 观 测 噪 声
使用 K a l ma n滤 嫂对机 动 目标进 行跟 踪 的问题 在很多文献 中进行 了讨 论 由于雷 达或红 外传 感器 的观测模型适合 在球 坐标 中描述 , 即观 测模型 在球
估计误差 本文则将 文献 [ 5 ] 的估计方法应用 到非高
斯观测 噪声条件下利 用被动传感器进 行机 动 目标跟
位角 、 俯仰角状态 分量 , S是状态 向量关 于时 间的导 数, ^ 是球坐标 中第 f 个 状态分量 的模 型 , 是非 线性 函数 . 此 函数 的具体 形式可 见附 录 1本 文假设 状态 分量的观测模型 是该 分量以及 影响这个观测量的干
扰 和观 测 噪 声 的 非 线 性 函 数 , 由下 式 给 出 }
其 中 为阻尼系数 , u=( , “ , ) 表示 已知 的飞
行控 制指 令. w =( , 眦 , : ) 表 示 零均 值白高斯
扰动噪声矢量 . 将式( 1 ) 离散化 , 得到 :
( +1 ) = ( Y ( +1 ) ;Y (
P l k ( k ) P 2 ( “ (
存在 随机 干扰 情况下 . 观 测量包 括观 测 噪声和
任意 随机干扰 . 此干扰 可以是人 为的随机 干扰 , 也可
能是脒观测噪声 以外的任何其他能 影响观测 值的随 机现象 . 如果 没有 干扰 . 那么每个状态分量 的观测 模 型应该是选个分量 和观测 噪声 的线性 函数 . 但 当存 在干 扰时 , 则每个状 态分 量的观 测模 型就可 能是 干 扰的非 线 性 函数. 例如 z ( ) : ( 膏 ) +,( ( ) ) ( ) , 其中 , ( ) 是非 线性 函数 , ( 膏) 为 干扰 , ( 为 高斯噪声 如将观测方程最后 一项看作观 测噪声 , 剐 K a l ma n滤嫂的高斯噪声假设不成立 .
规划算法进行多假设检验 , 从 而估 计 目标 的状 态 仿真试 验表 明本文 方法能有效 地处 理非高斯 噪
声 情 况 下 的 目标 跟 踪 问 题 , 而 基 于 Ka l ma n滤 波 的 跟踪 方 法 比如 E K F则效果较差

关 键 词 : 跟 踪 , 垫 查 型, 卡 尔 曼 滤 波 , 塑 堡 堕 主
根据 以上方程和 直角 坐标 与球坐 标 间 的转 换关 系 , 可以推 出球坐标下的 目标运动模型 ,

e 印 ( 一 )
s l ( +1 ) =
。 ( ) , ( ) , ( ) .
胁) = e 砷 ( )
( 3 )
E 则表示一个小 于 1的小 正数 ^( ・ ) 的方差太 于
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9 期
宋小全等 : 非高斯 噪声下的机动 目标跟 踪
4 1
图1 . 而 标 准 的 Ka l ma n滤 波要 求 观 测 噪 声 是 高 斯 分
际中通常较 难宴现 为此文献 8 ] 利用 自适应 的方 法
将代价函 数展开井略 去高 阶项 , 得到 了较 满意的 结 果, 但这 种近似方法仍需要一些复杂的运算 , 尤其 是 它不仅需要 噪声的密 度函数还 需要 已知分布的矩 生 成函数 , 而这 有时难以得到闭合解. 本 文利 用动 态规 划的方法 , 可 以方便地 处理闪 烁观 测噪 声 以及 干扰 条件下的状态估计
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第 9期 1 9 9 8年 9月




Vo ]2 6 No 9 1 9 9 8
ACTA Et 正m
ON1 CA s 1 N1 CA
非 高斯 噪声 下 的机 动 目标 跟 踪
Ma n e u v e r i n g T a r g e t Tr a c k i n g wi t h No n - Ga u s s i a n No i s e
毛, l 【 t )
布的 文献 [ 6 ] 中将闪烁噪声看作高斯噪声和 某种包
络之 和 , 然 后利 用 一种 稳 健估 计 器处理 雷达 数据
Ma s r e l i e z 在文献 [ 7 ] 中提 出 了一种改 进 的滤波算 法
来解 决非高斯噪声 的问题 . 他 引进 了非线 性 的代价 函数来修正状态 , 一般 能得 到近似 的最 优估计 . 但 此 方法 在计算代价函数 时要 完成 卷积等操 作 , 这在 实
me t h o d ,
r e d u c e t h e e s t i ma t i n g p r o b l e m t o a mu l t i p l e h y p o t h e s i s - t e s t i n g p r o b l e m. a n d t h e n
¨ s 。 n g X i a o q u a n , S u n丑 州 k a r I g ( Na o Un i v e r s i t y o f D e f e n s e T e c h n o l o g y , C h a n g s h a 4 1 0 0 7 3 )
( r ) =一 ( ) +“ ( ) + ( r )
( r ) =一 ; ( r ) +“ ( t ) w: ( t )
( 1 )
的影 响. 由于 目标 的 散 射, 观测 噪声 可 能为 闪烁 噪 声, 其分 布与高斯分布 的主要 差别在 于尾部较 长 , 而 在中心区域 则类似 高斯 形状【 . 闪烁 噪声 的密 度 函 数可以用高斯和拉普 拉斯分布之和来建摸 , 如:
Al b s t r a c t ! Th i s p a p e r c  ̄ n s i d e f s t h e p r o b l e m o f t r a c k i g n
稿
t h e d y -
Ga u  ̄i a n n o i s e e n v i  ̄e J me n t . Th e me  ̄u r e me n t s p c e  ̄ s l b l y i n c l u d e r a n d o m i n t e de r e n c e a n d Gl i n t i l o i s e . Th e me t h o d o f t a r g e t s t a t e e s t i ma i t o n i n t h i s p a p e r i s a d y n a mi c p J x  ̄ g r a mmi n g a p p r o a c h Un l i k e t h e t r a d i t i o n a l
n a mi c p r o g r a mmi n g a l g o r i t h m t o s o l v e t h e p r o b l e m o f t r a c k i g n wi t h r Ⅱ 卜 ( u s s i a n n o i s e Th e s i mu l a t i o n r  ̄u l t s s h o w t h e s u p e r i o r i t y o f n me t h o d .
另一方面, 在霞进接蝗垂笙中, 由于目标的散射
特性 , 即使不存在干扰 , 观测 噪 声 也 可 能 呈 现 非 高 斯 性质. 称 为 田烁 噪 声 , 一 个 典 型 的 闪烁 噪 声 的 记 录 如
高斯噪声的问题 . 文献 [ 5 ] 提出 了一种利用动态规 划
・ 1 9 9 7年 1月 收 到 . 1 9 9 7年 6月 修改 定 藕
踪Hale Waihona Puke 的 问题 坐标 中是线性的 ; 而 目标 的运动模 型则 适合在 直角
坐标 中描述 . 因此 , 在 同一坐标 下必然 有一 个模 型是 非线性的 . 在利用 K a l ma n滤嫂器时需要进行模型转 换, 将非线 性模 型 线性 化 通 常 是利 用 Ta y l o r 式 展 开, 得 到近似的线性模型 , 这不 可避免地引入 了线性 化误差 . 在某些情 况下 会导 致跟 踪发散 另 一方 面, Ka l ma n滤嫂器要求 观测 模型 必须 是可 加高 新 噪声 的线性 函数 此条 件 满 足时 在非 线 性 观 测 模 型 下 E K F能给出线性 最优估计 . 假如 噪声 不是加性 高新 的, 那么扩展 K a l ma n滤波器就不能得到 目标状态 的 最佳估 计 为此 很 多修 正方 法 被提 出 , 如 伪线 性 方 法 , MG E KF 等, 这些 方法在 避免线性 化误差 影 响方面比 E K F有很 大提 高 , 但仍不能 解决非可加 性
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