基于快速随机搜索树^(*)与凸优化的船舶路径规划与跟踪算法

1

作者 周畅 于特 +2 位作者 刘佳鹏 卢地华 曾青山 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期147-161,共15页

[目的]针对欠驱动船舶在障碍物水域的路径规划与路径跟踪问题,提出一种基于快速随机搜索树^(*)(RRT^(*))与凸优化的船舶路径规划与跟踪算法。[方法]通过使用RRT^(*)算法,在栅格环境中进行采样并规划出可行路径,得到关键点序列。针对可... [目的]针对欠驱动船舶在障碍物水域的路径规划与路径跟踪问题,提出一种基于快速随机搜索树^(*)(RRT^(*))与凸优化的船舶路径规划与跟踪算法。[方法]通过使用RRT^(*)算法,在栅格环境中进行采样并规划出可行路径,得到关键点序列。针对可行路径中的关键点序列,基于有限记忆BFGS凸优化算法和Cubic样条曲线,对曲线的经济性与安全性进行优化,获取时间参数化的更平滑和安全的船舶路径。最后,使用模型预测控制算法进行船舶控制输出序列规划,引导船舶安全、经济地避开障碍物,从起始点航行至目标点。[结果]结果显示,采用该算法对一艘船舶的运动进行模拟,可实现有效的路径规划和跟踪,路径搜索时间少于2×10^(-5)s,路径优化时间少于0.5s,路径跟踪绝对误差小于0.75m。[结论]所做研究表明所提路径规划与跟踪算法能够确保船舶的有效路径搜索与优化,可为无人船舶的进一步研究和工程化应用提供一定的思路。 展开更多

关键词 无人船 运动规划 快速随机搜索树^(*) 凸优化 轨迹跟踪

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基于Transformer复杂运动辨识的机动星凸形扩展目标跟踪方法 被引量：3

2

作者 陈辉 边斌超 +1 位作者 连峰 韩崇昭 《雷达学报（中英文）》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期629-645,共17页

针对复杂的机动扩展目标跟踪问题,利用Transformer网络设计了一种有效的星凸不规则形状机动扩展目标跟踪方法。首先,该文研究利用alpha-shape算法建立了星凸形状的变化模型,实现了静态场景下的星凸形扩展目标的形状估计。然后,通过对目... 针对复杂的机动扩展目标跟踪问题,利用Transformer网络设计了一种有效的星凸不规则形状机动扩展目标跟踪方法。首先,该文研究利用alpha-shape算法建立了星凸形状的变化模型,实现了静态场景下的星凸形扩展目标的形状估计。然后,通过对目标状态转移矩阵进行重新设计,结合Transformer网络对机动扩展目标运动状态转移矩阵进行实时估计,实现了对复杂机动目标运动过程的精准跟踪。进一步地,将估计得到的形状轮廓与运动状态进行融合,最终实现了对星凸形机动扩展目标的实时跟踪。最后,通过构造复杂的机动扩展目标跟踪场景,利用多重性能指标测试算法对形状和运动状态的综合估计性能,验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 扩展目标跟踪 机动目标 TRANSFORMER 星凸形 弗雷歇距离-面积误差

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基于随机超曲面模型的机动星凸形扩展目标跟踪 被引量：2

3

作者 程飞龙 金智峰 +2 位作者 戚国庆 李银伢 盛安冬 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期181-187,共7页

针对具有强机动性的扩展目标跟踪问题,不仅需要估计目标的运动状态,还要准确识别目标机动过程中的形状变化。由于目标机动和模型的复杂所导致的高维非线性问题,提出了一种基于随机超曲面模型的扩展目标方向自适应跟踪算法。通过使用输... 针对具有强机动性的扩展目标跟踪问题,不仅需要估计目标的运动状态,还要准确识别目标机动过程中的形状变化。由于目标机动和模型的复杂所导致的高维非线性问题,提出了一种基于随机超曲面模型的扩展目标方向自适应跟踪算法。通过使用输入估计检测器对目标机动进行判断,再利用目标机动的大小修正形状参数的先验,其次基于先验信息更新量测,并结合无迹卡尔曼滤波算法,实现对机动扩展目标的状态跟踪和形状识别。利用均方根误差和quasi-Jaccard距离分别对目标质心位置的跟踪质量和形状的跟踪性能进行评价。仿真实验结果证明了该算法的有效性。 展开更多

关键词 机动目标 扩展目标 星凸形随机超曲面 方向自适应 先验形状参数

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基于星凸RHM的扩展目标SMC-PHD滤波 被引量：5

4

作者 王雪 李鸿艳 +2 位作者 孔云波 蒲磊 樊鹏飞 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2017年第7期2144-2147,共4页

扩展目标跟踪与传统目标跟踪不同,不仅需要对目标的运动状态进行跟踪,同时对于目标的外形特征也不能忽略。针对扩展目标跟踪过程中存在的外形拟合和非线性的问题,提出一种基于星凸随机超曲面模型(RHM)的扩展目标序贯蒙特卡洛概率假设密... 扩展目标跟踪与传统目标跟踪不同,不仅需要对目标的运动状态进行跟踪,同时对于目标的外形特征也不能忽略。针对扩展目标跟踪过程中存在的外形拟合和非线性的问题,提出一种基于星凸随机超曲面模型(RHM)的扩展目标序贯蒙特卡洛概率假设密度滤波(SMC-PHD)算法。该算法运用星凸RHM对扩展目标量测源建模,在SMC-PHD的框架下,推导出非线性滤波算法的量测似然表达式和更新方程,实现扩展目标跟踪。仿真结果证明,所提算法的跟踪性能较其他滤波对于目标扩散程度和质心估计均有提高。 展开更多

关键词 星凸形 随机超曲面模型 扩展目标 序贯蒙特卡洛概率假设密度

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凸多边形星图识别算法 被引量：11

5

作者 刘朝山 黄欣 刘光斌 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第9期7-9,25,共4页

为解决星敏感器中较大视场快速、可靠的星图识别,提出了以凸多边形为基元、完全不依赖于星等的星图识别算法。对给定的视场,挑选其中较亮的恒星,依其坐标排序,然后采用由平面上的点生成凸多边形的算法,就能得到唯一的、以恒星为顶点的... 为解决星敏感器中较大视场快速、可靠的星图识别,提出了以凸多边形为基元、完全不依赖于星等的星图识别算法。对给定的视场,挑选其中较亮的恒星,依其坐标排序,然后采用由平面上的点生成凸多边形的算法,就能得到唯一的、以恒星为顶点的凸多边形。为验证星图识别算法的有效性,建立了导航星数据库,其储存单元为凸多边形的边和相邻边的夹角,共有3832个边数不等的凸多边形。在CPU为33MHz 的PC104上仿真结果表明:在任意视场中,生成凸多边形的时间小于5ms,基于凸多边形的星图识别成功率高于99%,并具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 星敏感器 星图识别 凸多边形 算法

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高斯过程回归的CPHD扩展目标跟踪 被引量：6

6

作者 李翠芸 王精毅 姬红兵 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期8-12,30,共6页

针对现有扩展目标跟踪算法中,形状估计复杂,在考虑漏检及杂波情况下目标跟踪精度不高等问题,提出了一种基于高斯过程回归的伽玛高斯混合势概率假设密度扩展目标跟踪算法.该算法采用星凸模型对目标进行建模,在伽玛高斯混合势概率假设密... 针对现有扩展目标跟踪算法中,形状估计复杂,在考虑漏检及杂波情况下目标跟踪精度不高等问题,提出了一种基于高斯过程回归的伽玛高斯混合势概率假设密度扩展目标跟踪算法.该算法采用星凸模型对目标进行建模,在伽玛高斯混合势概率假设密度滤波器对扩展目标运动状态估计良好的基础上,利用高斯过程回归对目标形状进行估计,实现了对扩展目标的有效跟踪.实验仿真表明,所提算法能够对目标的运动状态进行高效跟踪,且在扩展形状的估计精度、计算速度等方面要优于基于星凸随机超曲面的伽玛高斯混合势概率假设密度滤波器. 展开更多

关键词 星凸模型 高斯过程回归 势概率假设密度 形状估计

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高斯过程回归下的多机动扩展目标跟踪 被引量：4

7

作者 李翠芸 王精毅 姬红兵 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期31-36,共6页

针对现有多机动扩展目标跟踪算法中形状估计复杂,在考虑杂波的情况下目标跟踪精度不高等问题,提出了一种高斯过程回归下的多机动扩展目标跟踪算法.该算法采用星凸模型对目标进行建模,在单机动扩展目标跟踪算法的基础上引入多目标跟踪算... 针对现有多机动扩展目标跟踪算法中形状估计复杂,在考虑杂波的情况下目标跟踪精度不高等问题,提出了一种高斯过程回归下的多机动扩展目标跟踪算法.该算法采用星凸模型对目标进行建模,在单机动扩展目标跟踪算法的基础上引入多目标跟踪算法中的权值参数以实现对多目标的处理,同时利用高斯过程回归对目标形状进行估计.实验仿真表明,所提算法能够对同一场景下多个不同形状的机动扩展目标进行有效跟踪,并且在计算速度、估计精度等方面要优于传统非椭圆机动扩展目标跟踪算法. 展开更多

关键词 多机动扩展目标 星凸模型 高斯过程回归 形状估计

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基于星凸随机超曲面的扩展目标伽马高斯混合势概率假设密度滤波器 被引量：4

8

作者 李翠芸 王精毅 +1 位作者 姬红兵 刘远 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期825-830,共6页

针对杂波和检测不确定情况下扩展目标形状估计精度低的问题,提出了一种基于星凸随机超曲面模型(SRHM)的扩展目标伽马高斯混合势概率假设密度(CPHD)滤波器.该算法在高斯混合概率假设密度滤波的框架下,首先将目标形状建模为星凸随机超曲面... 针对杂波和检测不确定情况下扩展目标形状估计精度低的问题,提出了一种基于星凸随机超曲面模型(SRHM)的扩展目标伽马高斯混合势概率假设密度(CPHD)滤波器.该算法在高斯混合概率假设密度滤波的框架下,首先将目标形状建模为星凸随机超曲面,然后通过CPHD滤波估计出目标的质心位置和目标数目,最后通过将已估计的目标质心位置作为目标形状的中心点来结合量测对目标形状进行估计.其中,算法通过自适应估计尺度变换因子对形状边界进行约束优化,解决了星凸随机超曲面模型存在的边界形状不规则的问题.设计扩展目标个数未知以及含有杂波的实验场景,实验结果验证了该算法的有效性和可行性. 展开更多

关键词 星凸随机超曲面 势概率假设密度滤波器 形状估计 伽马函数 约束优化

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水平集高斯过程的非星凸形扩展目标跟踪算法 被引量：1

9

作者 陈辉 曾文爱 +1 位作者 连峰 韩崇昭 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期3786-3795,共10页

针对复杂环境下的非星凸形不规则形状扩展目标跟踪问题,该文提出基于能量泛函的水平集高斯过程扩展目标跟踪算法。首先,利用水平集随机超曲面模型(Level-Set RHM)通过多边形方法对形状内部进行建模。然后,用高斯过程(GP)学习Level-Set... 针对复杂环境下的非星凸形不规则形状扩展目标跟踪问题,该文提出基于能量泛函的水平集高斯过程扩展目标跟踪算法。首先,利用水平集随机超曲面模型(Level-Set RHM)通过多边形方法对形状内部进行建模。然后,用高斯过程(GP)学习Level-Set建模输入与输出的非线性映射关系,以求得边界函数最大值,并进一步推导Level-Set与GP相融合的非线性量测方程。在最优非线性滤波的框架下,最终推导得到水平集高斯过程(Level-Set GP)算法,并利用面积差作为不规则形状扩展目标形状估计的评价指标。仿真实验表明了所提算法对非星凸形不规则形状扩展目标形状估计的有效性。 展开更多

关键词 扩展目标跟踪 非星凸形 水平集随机超曲面模型 高斯过程 非线性滤波

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基于星-凸形随机超曲面模型的扩展目标GM-PHD滤波器 被引量：1

10

作者 魏帅 冯新喜 王泉 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期147-152,共6页

针对扩展目标联合估计运动状态和目标外形的问题,提出一种基于星-凸形随机超曲面模型的扩展目标高斯混合概率密度滤波算法。该算法利用星-凸随机超曲面模型对量测的扩散程度进行建模,在高斯混合概率假设密度的框架下,通过求解、更新递... 针对扩展目标联合估计运动状态和目标外形的问题,提出一种基于星-凸形随机超曲面模型的扩展目标高斯混合概率密度滤波算法。该算法利用星-凸随机超曲面模型对量测的扩散程度进行建模,在高斯混合概率假设密度的框架下,通过求解、更新递推量测模型下的量测似然、新息等参数来实现对扩展目标的跟踪。仿真实验表明,该算法在保证跟踪有效性和可行性的同时,提高了对扩展目标运动状态和目标外形的估计精度。 展开更多

关键词 星-凸形 随机超曲面模型 扩展目标 高斯混合概率密度

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顾及星像点分布的恒星相机在轨检校 被引量：4

11

作者 谢俊峰 江万寿 龚健雅 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1271-1276,共6页

由于卫星发射前后以及在轨运行过程中,环境因素的变化都可能引起恒星相机参数发生改变,从而导致星敏感器姿态测量精度下降.将多片空间后方交会方法应用于恒星相机的在轨检校.在利用该方法检校时,实验发现检校结果的精度受到参与检校的... 由于卫星发射前后以及在轨运行过程中,环境因素的变化都可能引起恒星相机参数发生改变,从而导致星敏感器姿态测量精度下降.将多片空间后方交会方法应用于恒星相机的在轨检校.在利用该方法检校时,实验发现检校结果的精度受到参与检校的恒星影像上星像点分布的影响,由此进一步提出了凸包面积百分比准则,该方法自动选取分布较好的影像用于检校,有助于提高检校精度.实验结果证明:基于后方交会进行恒星相机在轨检校时,利用凸包法选取的影像片进行检校的精度明显优于未选片时检校的结果. 展开更多

关键词 恒星相机 在轨检校 后方交会 凸包面积百分比 星像点分布

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平面点集凸包的最优实时算法 被引量：7

12

作者 王志强 洪嘉振 肖立瑾 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第S1期351-356,共6页

在星形多边形性质的基础之上，根据凸多边形是特殊的星形多边形，以星点为中心，以分别平行于X轴和y轴的直线作为相对坐标系的坐标轴，将平面区域划分为四个区，依据新的点与有向线段之间关系的判别式，从而简便快速地分离内部点和外部... 在星形多边形性质的基础之上，根据凸多边形是特殊的星形多边形，以星点为中心，以分别平行于X轴和y轴的直线作为相对坐标系的坐标轴，将平面区域划分为四个区，依据新的点与有向线段之间关系的判别式，从而简便快速地分离内部点和外部点，对外部点快速我到支撑点，提出了平面点集的最优实时算法，其时间复杂度为O（n）．它同样适用于多边形并具有相同的时间复杂度．它还便于控制结果凸包的方向，只需调整初始三角形的方向即可，算法其它部分无需修改．算法具有高效、稳定等特点，从而在结合崔国华等的理论基础之上为找到一种线性的排序算法提供了实际的可能性．在文中的结论部分提供了本文算法和经典的Graham算法及堆式排序算法的执行时间的比较． 展开更多

关键词 凸包 点集 星形多边形 最优算法 实时处理

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体积差的等周不等式 被引量：3

13

作者 赵长健 《数学年刊（A辑）》 CSCD 北大核心 2011年第4期473-480,共8页

首次提出并建立了凸体的体积差函数的等周不等式,它是经典等周不等式的推广.作为应用,对星体建立了体积差函数的对偶等周不等式和广义对偶等周不等式.

关键词 体积差函数 凸体 星体 等周不等式 对偶等周不等式

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有关半范的问题 被引量：2

14

作者 董立华 《济南大学学报（自然科学版）》 CAS 2003年第4期361-363,共3页

介绍了半范等概念 ,并证明当p(x)为E的一个半范时 ,得p(x)≡ μB(x) ,其中B =xp(x) <1,x∈E ;另一方面 ,当A为线性空间E的“凸、星型吸收、均衡”集时 ,Minkowski泛函 μA(x)

关键词 半范 MINKOWSKI泛函 凸集 星型吸收集 均衡集

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混合投影体的极与混合相交体的Aleksandrov-Fenchel不等式的稳定性 被引量：2

15

作者 马统一 《数学物理学报（A辑）》 CSCD 北大核心 2009年第6期1750-1764,共15页

引进了多个几何体(主要是凸体(Convex body)和星体(Star body))相似"偏差"的一个度量方法,从而推广了已有的相似"偏差"度量方法.并在此度量下,利用R^n中H■lder不等式的一个加强获得了文献[1]建立的混合投影体的极... 引进了多个几何体(主要是凸体(Convex body)和星体(Star body))相似"偏差"的一个度量方法,从而推广了已有的相似"偏差"度量方法.并在此度量下,利用R^n中H■lder不等式的一个加强获得了文献[1]建立的混合投影体的极的Aleksandrov-Fenchel不等式和文献[2]建立的混合相交体的Aleksandrov-Fenchel不等式的稳定性版本. 展开更多

关键词 凸体 星体 混合投影体 混合相交体 混合投影体的极.

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非椭圆扩展目标联合跟踪与分类算法

16

作者 占荣辉 王丽萍 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期158-170,共13页

充分利用目标尺寸和形状信息,提出了一种基于星凸随机超曲面模型(random hypersurface model, RHM)的非椭圆扩展目标联合跟踪与分类(joint tracking and classification, JTC)算法。将目标空间扩展状态建模为星凸形状,通过目标类别相关... 充分利用目标尺寸和形状信息,提出了一种基于星凸随机超曲面模型(random hypersurface model, RHM)的非椭圆扩展目标联合跟踪与分类(joint tracking and classification, JTC)算法。将目标空间扩展状态建模为星凸形状,通过目标类别相关先验信息的矢量化建模,建立起其与目标瞬时扩展状态的关系,并在统一的贝叶斯滤波框架下,实现跟踪与分类的一体化处理;进一步对目标运动学状态和扩展状态单独进行建模,并通过构建扩展状态的似然函数,利用粒子滤波实现目标类别概率算式的递推处理。仿真结果表明:与基于椭圆形状的扩展目标JTC算法相比,所提算法能对尺寸相近、形状不同的目标进行准确分类,同时可改善目标状态的估计效果;与基于星凸RHM的扩展目标跟踪算法相比,所提算法能大幅提高目标状态的估计性能。 展开更多

关键词 联合跟踪与分类 扩展目标 星凸随机超曲面 扩展状态

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基于星图匹配的导弹初始定位定向方法研究 被引量：4

17

作者 刘朝山 马瑞萍 +1 位作者 肖称贵 刘光斌 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2005年第8期1428-1431,共4页

论述了星敏感器捷联在弹体上,采用星图匹配技术修正导弹初始定位、定向的原理。提出了一种适用于星光制导的凸多边形算法,简化了弹载星表。由星敏感器视场中的星图,可生成唯一的最大凸多边形,基于凸多边形的星图识别算法可同时获得多颗... 论述了星敏感器捷联在弹体上,采用星图匹配技术修正导弹初始定位、定向的原理。提出了一种适用于星光制导的凸多边形算法,简化了弹载星表。由星敏感器视场中的星图,可生成唯一的最大凸多边形,基于凸多边形的星图识别算法可同时获得多颗星的瞬时位置,由此可获得弹体在赤道惯性系和发射点惯性系中的姿态及其关系。最后导出导弹初始定位、定向误差的数学表达式。仿真结果表明该方法的有效性。 展开更多

关键词 制导 星敏感器 星图匹配 定位定向误差 凸多边形

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基于BP神经网络的小样本星图识别方法 被引量：5

18

作者 马涛 孙红辉 +1 位作者 肖松 刘朝山 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期252-256,共5页

为解决星敏感器的星图识别算法高实时性和鲁棒性,采用了BP神经网络;根据飞行轨迹精简了导航星及对应的模式,即一个视场中的一幅星图对应一个惟一的导航模式。采用二维Voronoi图计算向平面上最大空圆,构造了完备的圆视场集合;经过反复比... 为解决星敏感器的星图识别算法高实时性和鲁棒性,采用了BP神经网络;根据飞行轨迹精简了导航星及对应的模式,即一个视场中的一幅星图对应一个惟一的导航模式。采用二维Voronoi图计算向平面上最大空圆,构造了完备的圆视场集合;经过反复比较,选择以恒星为顶点能构造包含视场中所有星的凸多边形的导航模式,以其角距和顶角作为识别向量,具有平移和旋转不变性,并以该模式为BP神经网络的训练样本。仿真试验表明:该方法的识别成功率达100%,识别时间小于20ms。 展开更多

关键词 BP神经网络 星图识别 VORONOI图 样本集 凸多边形

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C^n中双全纯映照与H~∞的弱星序列生成子

19

作者 刘太顺 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 1993年第2期117-122,共6页

用泛函的方法给出了判别C~π中双全纯映照的一个充分条件。特别地,对多项式凸域间双全纯映照而言,这个条件是充分必要的。

关键词 弱星系列 生成子 双全纯映照

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对偶均值积分的Marcus-Lopes不等式

20

作者 赵长健 《数学年刊（A辑）》 CSCD 北大核心 2014年第4期501-510,共10页

Milman曾提出过一个问题;在混合体积理论,是否存在Marcus-Lopes型和Bergstrom型不等式?即对R^n上任意凸体K与L且i=0,…,n-1,是否成立(W_i(K+L))/(W_i+1(K+L))≥(W_i(K))/(W_i+1(K))+(W_i(L))/(W_i+1(L))?这里W_i表示凸体的i次均值积分.... Milman曾提出过一个问题;在混合体积理论,是否存在Marcus-Lopes型和Bergstrom型不等式?即对R^n上任意凸体K与L且i=0,…,n-1,是否成立(W_i(K+L))/(W_i+1(K+L))≥(W_i(K))/(W_i+1(K))+(W_i(L))/(W_i+1(L))?这里W_i表示凸体的i次均值积分.当且仅当i=n-1或i=n-2时,这个问题是正确的,已被证明.作者考虑了一个对偶问题,证明了:若K与L是R^n上的星体,n-2≤i≤n-1且i∈R,则(W_i(K+L))/(W_i+1(K+L))≤(W_i(K))/(W_i+1(K))+(W_i(L))/(W_i+1(L))/(W_i+1(L))其中W_i表示星体的i次对偶均值积分. 展开更多

关键词 凸体 星体 均值积分 对偶均值积分 Brunn-Minkowski理论 对偶Brunn-Minkowski理论

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