基于信息几何的多传感器目标跟踪算法研究
发布时间：2021-02-20 19:30
随着电子技术的飞速发展,战场环境中的电子设备越来越多元化,传感器的类型和数量不断增加,这也使得以往使用单一传感器获取信息的方法不再能够满足作战需求。多传感器系统由于具有信息互补、鲁棒性强等优点已经受到了各方的青睐。传感器管理问题是多传感器目标跟踪系统中的一项关键技术,像大脑一样控制着整个系统针对不同的跟踪任务做出不同动作。本文主要对目标跟踪中的传感器管理问题展开了研究,研究内容以及主要贡献如下:首先,考虑到战场环境中机载传感器平台在对目标进行跟踪的同时需要隐蔽自身,提出了一种基于状态转移方程结合被动传感器量测的辐射控制方法,该方法可以对跟踪性能进行预测。当预测出的跟踪性能无法满足需求时打开主动传感器,接着引入信息几何方法中的Fisher信息矩阵对传感器的跟踪性能进行衡量,选择Fisher信息矩阵最大的传感器对目标进行跟踪,然后采用基于粒子滤波的融合算法将多传感器的量测值进行融合处理实现对目标的精确跟踪。最终结果表明,在跟踪误差略微上升的基础上实现了机载平台辐射量的大幅度下降。然后,针对一种更为通用的面向目标跟踪的传感器网络的管理问题,引入信息几何方法对跟踪精度进行分析,基于目前对Rao...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
术语与缩略词
1 绪论
1.1 引言
1.2 研究现状
1.2.1 主动传感器辐射控制研究现状
1.2.2 传感器管理的研究现状
1.2.3 信息几何方法在目标跟踪中的研究现状
1.3 论文研究内容
2 预备知识
2.1 目标跟踪基础
2.1.1 卡尔曼滤波器
2.1.2 扩展卡尔曼滤波器
2.1.3 粒子滤波器
2.1.4 克拉美劳下界
2.2 信息几何基础
2.2.1 统计流形
2.2.2 Fisher度量
2.2.3 Rao距离
3 基于Fisher信息矩阵的主动传感器管理
3.1 引言
3.2 跟踪问题建模
3.3 基于粒子滤波的多传感器融合
3.4 基于Fisher信息矩阵的主动传感器管理
3.4.1 量测的后验克拉美劳界的粒子逼近
3.4.2 主动传感器的辐射控制算法
3.5 仿真结果与分析
3.6 本章小结
4 基于Rao距离的传感器管理
4.1 引言
4.2 Rao距离的计算
4.2.1 均值固定的高斯子流形上的Rao距离
4.2.2 Rao距离的性质
4.2.3 任意两点间的Rao距离下界
4.3 基于Rao距离的传感器管理算法
4.3.1 基于状态空间中Rao距离的管理算法
4.3.2 基于量测空间中Rao距离的管理算法
4.4 仿真结果与分析
4.4.1 仿真场景设计
4.4.2 五种方案的对比
4.4.3 仿真参数的影响
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 本文工作总结
5.2 未来工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的主要成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Sensor radiation interception risk control in target tracking[J]. Ce Pang,Gan-lin Shan,Wei-ning Ma,Gong-guo Xu. Defence Technology. 2020(03)
[2]多传感器协同跟踪与辐射控制的调度算法[J]. 乔成林,段修生,单甘霖. 北京航空航天大学学报. 2018(07)
[3]信息几何理论与应用研究进展[J]. 黎湘,程永强,王宏强,秦玉亮. 中国科学:信息科学. 2013(06)
[4]给定辐射时间限制下的雷达辐射时机最优规划研究[J]. 吴巍,王国宏,李世忠. 兵工学报. 2012(01)
[5]雷达间歇辅助下雷达红外协同跟踪技术[J]. 吴巍,王国宏,李世忠. 火力与指挥控制. 2012(01)
[6]机载雷达、红外、电子支援措施协同跟踪与管理[J]. 吴巍,王国宏,柳毅,李世忠. 系统工程与电子技术. 2011(07)
[7]无线传感器网络部署及其覆盖问题研究[J]. 刘丽萍,王智,孙优贤. 电子与信息学报. 2006(09)
[8]UKF-based multi-sensor passive tracking with active assistance[J]. Li Anping, Jing Zhongliang & Hu Shiqiang Inst. of Aerospace Information and Control, School of Electronic, Information an d Electrical Engineering, Shanghai Jiaotong Univ., Shanghai 200030, P.R. China. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2006(02)
[9]基于有源辅助的被动跟踪系统[J]. 李安平,敬忠良,胡士强. 上海交通大学学报. 2005(12)
[10]异类多传感器系统中基于跟踪质量的辐射控制研究[J]. 钟晓军,王国宏. 现代雷达. 2004(02)
博士论文
[1]传感器管理方法研究[D]. 刘先省.西北工业大学 2000
本文编号：3043239
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
术语与缩略词
1 绪论
1.1 引言
1.2 研究现状
1.2.1 主动传感器辐射控制研究现状
1.2.2 传感器管理的研究现状
1.2.3 信息几何方法在目标跟踪中的研究现状
1.3 论文研究内容
2 预备知识
2.1 目标跟踪基础
2.1.1 卡尔曼滤波器
2.1.2 扩展卡尔曼滤波器
2.1.3 粒子滤波器
2.1.4 克拉美劳下界
2.2 信息几何基础
2.2.1 统计流形
2.2.2 Fisher度量
2.2.3 Rao距离
3 基于Fisher信息矩阵的主动传感器管理
3.1 引言
3.2 跟踪问题建模
3.3 基于粒子滤波的多传感器融合
3.4 基于Fisher信息矩阵的主动传感器管理
3.4.1 量测的后验克拉美劳界的粒子逼近
3.4.2 主动传感器的辐射控制算法
3.5 仿真结果与分析
3.6 本章小结
4 基于Rao距离的传感器管理
4.1 引言
4.2 Rao距离的计算
4.2.1 均值固定的高斯子流形上的Rao距离
4.2.2 Rao距离的性质
4.2.3 任意两点间的Rao距离下界
4.3 基于Rao距离的传感器管理算法
4.3.1 基于状态空间中Rao距离的管理算法
4.3.2 基于量测空间中Rao距离的管理算法
4.4 仿真结果与分析
4.4.1 仿真场景设计
4.4.2 五种方案的对比
4.4.3 仿真参数的影响
4.5 本章小结
5 总结与展望
5.1 本文工作总结
5.2 未来工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间的主要成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Sensor radiation interception risk control in target tracking[J]. Ce Pang,Gan-lin Shan,Wei-ning Ma,Gong-guo Xu. Defence Technology. 2020(03)
[2]多传感器协同跟踪与辐射控制的调度算法[J]. 乔成林,段修生,单甘霖. 北京航空航天大学学报. 2018(07)
[3]信息几何理论与应用研究进展[J]. 黎湘,程永强,王宏强,秦玉亮. 中国科学:信息科学. 2013(06)
[4]给定辐射时间限制下的雷达辐射时机最优规划研究[J]. 吴巍,王国宏,李世忠. 兵工学报. 2012(01)
[5]雷达间歇辅助下雷达红外协同跟踪技术[J]. 吴巍,王国宏,李世忠. 火力与指挥控制. 2012(01)
[6]机载雷达、红外、电子支援措施协同跟踪与管理[J]. 吴巍,王国宏,柳毅,李世忠. 系统工程与电子技术. 2011(07)
[7]无线传感器网络部署及其覆盖问题研究[J]. 刘丽萍,王智,孙优贤. 电子与信息学报. 2006(09)
[8]UKF-based multi-sensor passive tracking with active assistance[J]. Li Anping, Jing Zhongliang & Hu Shiqiang Inst. of Aerospace Information and Control, School of Electronic, Information an d Electrical Engineering, Shanghai Jiaotong Univ., Shanghai 200030, P.R. China. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2006(02)
[9]基于有源辅助的被动跟踪系统[J]. 李安平,敬忠良,胡士强. 上海交通大学学报. 2005(12)
[10]异类多传感器系统中基于跟踪质量的辐射控制研究[J]. 钟晓军,王国宏. 现代雷达. 2004(02)
博士论文
[1]传感器管理方法研究[D]. 刘先省.西北工业大学 2000
本文编号：3043239
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3043239.html
