机动目标建模及跟踪方法研究
本文选题:机动目标跟踪 + 非线性滤波 ; 参考:《电子科技大学》2015年硕士论文
【摘要】:随着科学技术的迅速发展和现代战争战场环境日趋复杂,现代目标的机动性能越来越复杂多变,而人们对跟踪的性能要求则越来越高,因而,使得现代机动目标跟踪技术无论是在军事上还是民用上的都是一个研究热点。在机动目标跟踪领域中,非线性滤波技术是机动目标跟踪的主要工具,机动目标运动模型的建立是对机动目标实施跟踪的基本要素,而模型的结构性是实施机动目标跟踪的重要手段,因此,本文从以上三个方面对机动目标跟踪技术进行了研究。首先本文介绍了机动目标跟踪的基本原理,分析了当代跟踪系统中非线性因素的存在。并对扩展卡尔曼滤波算法、无迹卡尔曼滤波算法以及容积卡尔曼滤波算法进行了理论分析。然后通过对机动目标跟踪的仿真,分析了三种非线性滤波算法的优劣。并在后续的仿真中对这三种算法进行了应用。接着,本文介绍了几种机动目标运动数学模型,并研究了当前统计模型以及Jerk模型的主要原理。通过实验仿真,分析了当前统计模型以及Jerk模型对机动目标跟踪的效果。并重点分析了当前统计模型对非机动段跟踪精度不足的问题。在此基础上研究了基于模糊自适应的当前统计模型,与原有的当前统计模型进行了仿真对比,验证了改进的当前统计模型在机动段以及非机动段较原有当前统计模型对机动目标都有更优跟踪精度的结论。对于模型结构性方面的研究,本文首先研究了固定结构多模型算法中应用最为广泛的交互式模型算法,并对模型数目不同的交互式模型算法进行了对比,由此引出了固定结构多模型算法的局限性。然后介绍了变结构多模型算法的基本原理并对当前最主要的四种变结构多模型算法进行了研究,包括模型群切换算法、可能模型集算法、自适应网格算法以及期望模式扩充算法。并对后三种算法与固定结构的交互式多模型算法进行了仿真对比。并在针对原有的期望模式扩充算法在机动段跟踪能力不足的问题进行了改进,改进了一种基于强跟踪滤波器的期望模式扩充算法,从而进一步提高了期望模式扩充算法在机动段的跟踪能力。并将期望模式扩充的思想引入到了可能模型集算法里面,改进了一种引入期望模式扩充思想的可能模型集算法。相比于固定结构的交互式多模型算法,该算法不仅提升了跟踪精度,同时采用了较少的模型,提升了算法的时效性。
[Abstract]:With the rapid development of science and technology and the increasingly complex battlefield environment of modern war, the maneuverability of modern targets is becoming more and more complex and changeable, and the performance of tracking is becoming more and more demanding. It makes the modern maneuvering target tracking technology a research hotspot both in military and civilian fields. In the field of maneuvering target tracking, nonlinear filtering technology is the main tool of maneuvering target tracking, and the establishment of maneuvering target motion model is the basic element of maneuvering target tracking. The structure of the model is an important means of maneuvering target tracking, so this paper studies the maneuvering target tracking technology from the above three aspects. Firstly, the basic principle of maneuvering target tracking is introduced, and the existence of nonlinear factors in modern tracking system is analyzed. The extended Kalman filtering algorithm, the unscented Kalman filter algorithm and the volumetric Kalman filter algorithm are analyzed theoretically. Then, through the simulation of maneuvering target tracking, the advantages and disadvantages of three nonlinear filtering algorithms are analyzed. The three algorithms are applied in the subsequent simulation. Then, several mathematical models of maneuvering target motion are introduced, and the main principles of current statistical model and Jerk model are studied. The effect of the current statistical model and Jerk model on maneuvering target tracking is analyzed by experimental simulation. The problem of insufficient tracking accuracy of the current statistical model for non-maneuvering segment is analyzed. On this basis, the current statistical model based on fuzzy adaptive is studied and compared with the current statistical model. The conclusion that the improved current statistical model has better tracking accuracy for maneuvering targets in both maneuvering and non-maneuvering segments is verified. For the structural aspects of the model, this paper first studies the most widely used interactive model algorithm in the fixed structure multi-model algorithm, and compares the interactive model algorithm with different number of models. The limitation of the fixed-structure multi-model algorithm is introduced. Then the basic principle of variable structure multi-model algorithm is introduced, and four main variable structure multi-model algorithms are studied, including model group switching algorithm, possible model set algorithm. Adaptive mesh algorithm and expected pattern extension algorithm. The last three algorithms are compared with the fixed-structure interactive multi-model algorithm. In order to solve the problem of insufficient tracking ability of the original expected mode expansion algorithm in maneuvering segment, a new expected mode extension algorithm based on strong tracking filter is improved. Thus, the tracking ability of the expected mode extension algorithm in the maneuvering segment is further improved. The idea of expected pattern extension is introduced into the algorithm of the possible model set, and a possible model set algorithm which introduces the idea of expected pattern expansion is improved. Compared with the fixed structure interactive multi-model algorithm, the algorithm not only improves the tracking accuracy, but also uses fewer models to improve the timeliness of the algorithm.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN713
【共引文献】
相关期刊论文 前10条
1 杨汇源;;雷达组网多目标跟踪系统的设计与实现[J];兵工自动化;2008年01期
2 王雪琴;宋朝河;;基于灰色层次分析法的侦察装备效能分析[J];兵工自动化;2008年05期
3 宋朝河;;基于熵权的Fuzzy-AHP法在雷达侦察系统效能评估中的应用[J];兵工自动化;2008年12期
4 王钤;张云龙;王伟;严发宝;;基于多传感器的航迹自动判别算法[J];兵工自动化;2010年05期
5 宋朝河;戎皓;;侦察装备的可靠性概率模型及其应用[J];兵工自动化;2011年06期
6 朱新国;崔嵬;;微波交会对接雷达目标跟踪的卡尔曼滤波器设计[J];兵工学报;2009年10期
7 何嘉懿;廖桂生;杨志伟;;多目标航迹的图像域自适应检测方法[J];兵工学报;2011年06期
8 徐海全;王国宏;关成斌;;远距离支援干扰下的目标跟踪技术[J];北京航空航天大学学报;2011年11期
9 宋强;熊伟;何友;;多传感器多目标系统误差融合估计算法[J];北京航空航天大学学报;2012年06期
10 朱新国;崔嵬;;MAKF算法及其在雷达数据处理中的应用[J];北京理工大学学报;2009年09期
相关会议论文 前10条
1 马璐;占荣辉;张军;;一种基于无迹粒子滤波的特征辅助跟踪算法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
2 赵志超;王雪松;肖顺平;;一种多传感器多目标定位新方法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
3 陶伟;;宽容性水下目标跟踪算法研究[A];2008年全国声学学术会议论文集[C];2008年
4 王峰;;目标航迹起始算法研究[A];2008年中国西部青年通信学术会议论文集[C];2008年
5 王峰;罗利强;郝小宁;;基于3/4逻辑的Hough变换航迹起始方法[A];2008年中国高校通信类院系学术研讨会论文集(上册)[C];2009年
6 王帆;赵锋;肖顺平;;防空反导相控阵雷达数据处理建模仿真研究[A];2009通信理论与技术新发展——第十四届全国青年通信学术会议论文集[C];2009年
7 史健芳;何承伟;赵丹丹;冯志永;;一种基于Mallat算法的目标机动检测方法[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
8 张煜婕;王宏飞;王秀春;;红外弱小目标及其场景仿真的改进方法[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
9 赵伟;朱靖;鄢茂林;王晨熙;;一种扩展的自适应航迹融合算法[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
10 王晨熙;朱靖;王晓博;孟一鸣;;一种基于机动检测的交互多模型算法[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
相关博士学位论文 前10条
1 孟凡彬;基于随机集理论的多目标跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 黄晓静;多频高频地波雷达目标检测与跟踪技术研究[D];武汉大学;2010年
3 赵志超;导弹防御雷达网数据融合技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 王德鑫;四路摄像头协同多重触控技术研究与实现[D];国防科学技术大学;2010年
5 钱惟贤;复杂背景下红外小目标探测与跟踪若干关键技术研究[D];南京理工大学;2010年
6 李凡;复杂背景抑制及弱小目标检测算法研究[D];西安电子科技大学;2010年
7 陈金广;运动目标状态估计及融合方法研究[D];西安电子科技大学;2011年
8 张俊根;粒子滤波及其在目标跟踪中的应用研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 王f暲,
本文编号:1812671
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/1812671.html