约束非线性滤波及其在目标跟踪中的应用研究

发布时间：2021-07-23 19:38

　　非线性动态系统广泛存在于火箭制导与控制、飞机和舰船的惯性导航、卫星轨道和姿态估计、雷达或声纳的探测及目标跟踪等领域。近20年以来,以无迹卡尔曼滤波和粒子滤波为代表的新兴非线性滤波理论取得了长足的发展。许多实际的动态系统涉及约束,这些约束来自物理定律、数学特性和物理条件等。如何将物理约束条件建立为与可得到量测数量、属性和精度均一致的数学模型,从而提高动态系统的能控性和能观性,是最优控制与估计领域的难点和热点。关于约束条件与物理模型的兼容性、一致性、冗余性尚未有统一的体系和准则。依赖于系统数学模型的特性和量测误差的统计特性,问题求解的难度可能很小,也可能复杂到根本无解。约束非线性滤波技术目前在目标跟踪中涉及较少,同时又是面临的关键技术问题。本论文着重于对具有物理意义的量测软约束信息建立数学模型,融入非线性滤波算法的推导。并将其应用于被动机动目标跟踪,从而降低环境对状态估计造成的影响,得到更优越的滤波性能。本文取得的主要成果如下:1.提出了一种适用于非线性高斯模式的约束扩展卡尔曼滤波（constrained extended Kalman filtering,CEKF）算法。传统扩展卡尔曼滤... 

【文章来源】：深圳大学广东省

【文章页数】：127 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略语对照表
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 约束非线性滤波研究现状
        1.2.1 非线性滤波概述
        1.2.2 约束优化数值求解
        1.2.3 国内外研究现状
    1.3 被动多传感器机动目标跟踪
    1.4 论文研究内容和章节安排
第2章 约束扩展卡尔曼滤波
    2.1 引言
    2.2 问题描述
        2.2.1 约束动态系统模型
        2.2.2 基点误差
    2.3 扩展卡尔曼滤波
    2.4 约束扩展卡尔曼滤波
        2.4.1 约束正则化实现
        2.4.2 可行集更新
        2.4.3 算法总结
    2.5 仿真实验与分析
        2.5.1 单变量非平稳增长模型
        2.5.2 被动机动目标跟踪
    2.6 本章小结
第3章 约束无迹卡尔曼滤波
    3.1 引言
    3.2 问题描述
        3.2.1 约束动态系统
        3.2.2 多峰量测似然
    3.3 无迹卡尔曼滤波
    3.4 约束无迹变换卡尔曼滤波
        3.4.1 近似可行域
        3.4.2 状态联合更新
        3.4.3 算法总结
    3.5 仿真实验与分析
        3.5.1 参数设置
        3.5.2 周期采样
        3.5.3 非周期稀疏采样
    3.6 本章小结
第4章 约束辅助粒子滤波
    4.1 引言
    4.2 问题描述
        4.2.1 约束动态系统
        4.2.2 可行域可行集
    4.3 约束辅助粒子滤波
        4.3.1 重采样中心的l1正则化
        4.3.2 混合重要性密度函数
        4.3.3 状态更新
        4.3.4 算法总结及收敛性分析
    4.4 仿真实验与分析
        4.4.1 周期采样
        4.4.2 非周期稀疏采样
    4.5 本章小结
第5章 约束多模型粒子滤波
    5.1 引言
    5.2 问题描述
        5.2.1 约束多模型动态系统
        5.2.2 Rao-Blackwellised基本理论
    5.3 约束多模型粒子滤波
        5.3.1 状态模型估计
        5.3.2 模型状态估计
        5.3.3 算法总结
    5.4 仿真实验与分析
        5.4.1 参数设置
        5.4.2 周期采样
        5.4.3 非周期稀疏采样
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位论文期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]截断的自适应容积粒子滤波器[J]. 张勇刚,程然,黄玉龙,李宁.  系统工程与电子技术. 2016(02)
[2]交互式多模型算法性能分析[J]. 梁彦,程咏梅,贾宇岗,潘泉.  控制理论与应用. 2001(04)



本文编号：3299908