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时序信息驱动的并行交互式多模型水下目标跟踪算法
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作者 兰朝凤 张桐基 陈欢 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第8期2685-2693,共9页
随着水下目标运动形式的多样化和复杂化,现有的交互式多模型算法(IMM)在面对目标状态切换时存在模型切换缓慢及跟踪精度不足的问题。为此,该文在经典IMM算法的基础上,提出一种基于时序信息的并行交互式多模型目标跟踪算法(TIP-IMM)。该... 随着水下目标运动形式的多样化和复杂化,现有的交互式多模型算法(IMM)在面对目标状态切换时存在模型切换缓慢及跟踪精度不足的问题。为此,该文在经典IMM算法的基础上,提出一种基于时序信息的并行交互式多模型目标跟踪算法(TIP-IMM)。该算法通过比较相邻时刻的模型概率变化趋势,动态修正状态转移矩阵的参数,再经归一化处理实现状态转移矩阵的自适应更新。同时利用并行IMM框架和信息熵来动态更新模型概率,避免因过度修正状态转移矩阵而导致的跟踪精度下降。仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法对目标的预测精度提高了3.52%~7.87%。同时模型的切换速度更快,有效地提高了水下目标跟踪精度。 展开更多
关键词 水下目标跟踪 交互多模型算法 状态转移矩阵 后验信息 自适应
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三维高机动交互式跟踪模型研究
2
作者 王泽慧 惠黎明 +1 位作者 董云龙 王中训 《雷达科学与技术》 北大核心 2025年第2期216-226,236,共12页
针对传统机动目标跟踪模型对不同维度(坐标轴)分量之间耦合问题考虑较少,难以满足三维高机动目标跟踪要求的问题,提出了一种利用交互式多模型架构,应用3个平面内的二维耦合运动模型(Coordinated Turn,CT模型)集来重构三维高机动运动模... 针对传统机动目标跟踪模型对不同维度(坐标轴)分量之间耦合问题考虑较少,难以满足三维高机动目标跟踪要求的问题,提出了一种利用交互式多模型架构,应用3个平面内的二维耦合运动模型(Coordinated Turn,CT模型)集来重构三维高机动运动模型的算法。同时,为了更好地适应解耦运动情况,在3个平面CT模型集的基础上,增加了具有不同过程噪声系数的匀速(Constant Velocity,CV)模型集。仿真结果表明,上述交互式多模型架构和机动目标运动模型集能较好地实现三维高机动目标跟踪,相比于两类经典的三维机动目标跟踪技术,性能有较高的提升。 展开更多
关键词 机动目标跟踪 三维高机动模型 交互多模型算法 耦合运动模型
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交互式多模型算法改进视觉惯性定位技术
3
作者 陈锐锋 赵立业 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期80-88,共9页
针对目前使用优化方法构建的视觉惯性数据融合模型尚未充分考虑实际复杂性,导致无法准确模拟复杂的实际状态的问题,提出一种交互式多模型(IMM)算法改进视觉惯性定位技术:指出相较于传统滤波方法,优化的视觉惯性融合定位技术具有更高的... 针对目前使用优化方法构建的视觉惯性数据融合模型尚未充分考虑实际复杂性,导致无法准确模拟复杂的实际状态的问题,提出一种交互式多模型(IMM)算法改进视觉惯性定位技术:指出相较于传统滤波方法,优化的视觉惯性融合定位技术具有更高的估计精度,并且在计算效率上能够与滤波方法媲美,这得益于雅可比矩阵和海塞矩阵的稀疏性特征;然后给出将交互式多模型算法与优化算法相结合的方法,利用IMM能够有效模拟单个目标在多种情景下的状态的特点,通过模型概率实时分配惯性数据和视觉数据的置信度,改进优化算法,从而提高位姿估计精度。实验结果表明,相比基于旋转不变特征点的实时定位构图系统第三代(ORB-SLAM 3)算法,该方法对定位精度的均方根(RMS)误差性能可提升17%。 展开更多
关键词 交互多模型算法 组合导航 优化 融合定位 视觉定位 惯导
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基于改进自适应IMM算法的高速列车组合定位 被引量:2
4
作者 王小敏 雷筱 张亚东 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期817-825,共9页
针对列车高精度定位问题,该文提出基于改进自适应交互多模型(IMM)的高速列车高精度组合定位方法。首先,根据列车定位需求和各传感器特点,设计了卫星接收器、轮轴测速传感器、测速雷达以及单轴陀螺仪4种传感器的组合定位方案。然后,针对... 针对列车高精度定位问题,该文提出基于改进自适应交互多模型(IMM)的高速列车高精度组合定位方法。首先,根据列车定位需求和各传感器特点,设计了卫星接收器、轮轴测速传感器、测速雷达以及单轴陀螺仪4种传感器的组合定位方案。然后,针对IMM融合滤波算法因先验信息不准导致固定参数设置不当的问题,引入Sage-Husa自适应滤波和转移概率矩阵(TPM)自适应更新集成为自适应IMM算法。针对多模型切换的滞后问题,利用子模型似然函数值能快速反映模型变化趋势的特点,将似然函数值设为判定标志,并引入判定窗对TPM矩阵元素进行修正,有效提升了模型的切换速度。最后,基于改进自适应IMM算法对4种传感器定位信息进行融合滤波,实现高速列车的高精度组合定位。仿真结果表明:改进后的算法相比其他自适应IMM算法提升定位精度1.6%~14.7%,并且能通过提高模型间切换速度来有效降低位置误差峰值,同时具备较好的抗噪性能。 展开更多
关键词 列车定位 交互多模型 Sage-Husa自适应滤波算法 马尔可夫转移概率矩阵 判定窗
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模型转移概率自适应的交互式多模型跟踪算法 被引量:22
5
作者 罗笑冰 王宏强 黎湘 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第10期1539-1541,共3页
该文利用量测中所包含的当前模式信息,实现了马尔可夫转移概率的实时估计,并将估计结果用于交互式多模型跟踪算法(IMM)的设计中,构造出参数自适应的交互多模型跟踪算法(PAIMM),有效降低了人为因素的影响。通过一个跟踪机动目标的仿真实... 该文利用量测中所包含的当前模式信息,实现了马尔可夫转移概率的实时估计,并将估计结果用于交互式多模型跟踪算法(IMM)的设计中,构造出参数自适应的交互多模型跟踪算法(PAIMM),有效降低了人为因素的影响。通过一个跟踪机动目标的仿真实例,说明PAIMM算法的有效性。 展开更多
关键词 多模型估计 马尔可夫转移概率 imm算法 目标跟踪
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基于当前统计模型的有向图切换IMM算法 被引量:9
6
作者 许江湖 嵇成新 +1 位作者 张永胜 陈康 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2003年第2期52-56,共5页
将当前统计模型和变结构多模型估计算法相结合,提出了一种新的用于跟踪机动目标的交互多模型算法,计算机仿真结果显示该算法能有效提高交互多模型估计器的费效比。
关键词 多模型算法 MM算法 当前统计模型 有向图切换imm算法 机动目标跟踪算法 变结构MM算法 自适应滤波算法 FDimm算法 CSDSimm算法
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基于区间适应值交互式遗传算法的加权多输出高斯过程代理模型 被引量:24
7
作者 孙晓燕 陈姗姗 +1 位作者 巩敦卫 张勇 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期172-184,共13页
融合了用户认知和智能评价的交互式遗传算法(Interactive genetic algorithm,IGA)是解决一类定性性能指标优化问题的有效方法,但是,评价不确定性和易疲劳性极大地限制了该算法解决实际问题的能力.基于用户已评价信息,采用合适的机器学... 融合了用户认知和智能评价的交互式遗传算法(Interactive genetic algorithm,IGA)是解决一类定性性能指标优化问题的有效方法,但是,评价不确定性和易疲劳性极大地限制了该算法解决实际问题的能力.基于用户已评价信息,采用合适的机器学习方法,构建用户认知代理模型是解决上述问题的常用方法之一.但是,现有研究成果均没有考虑用户评价不确定性对学习样本、代理模型的影响,以及模型拟合不确定性对基于适应值的进化操作有效性的影响.针对上述问题,本文提出基于加权多输出高斯过程(Gaussian process,GP)代理模型的交互式遗传算法.首先,在区间适应值评价模式下,提取学习样本的噪声特性,以确定相应学习样本对代理模型的影响度权重系数,构建两输出高斯过程代理模型;然后,利用代理模型提供的预测值及预测置信水平,给出一种新的个体适应值估计方法和个体选择方法;基于模型预测信息,实现模型更新管理.将所提算法分别应用于含噪函数和服装设计问题中,所得结果表明本文算法可更好地拟合和跟踪用户认知,减小对进化搜索的误导,更快找到用户满意解. 展开更多
关键词 遗传算法 交互 代理模型 高斯过程 加权多输出
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具有参数自适应的交互式多模型算法 被引量:20
8
作者 梁彦 贾宇岗 +1 位作者 潘泉 张洪才 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期653-656,共4页
动态多模型估计 (SMME)广泛应用于结构和参数的不确定 /变化的估计问题中 ,比如目标跟踪和故障诊断与隔离 .然而由先验信息选定的滤波参数是模式切换与模式未切换情况下的折衷 .针对SMME ,本文通过在每个滤波循环开始处起始多个状态预... 动态多模型估计 (SMME)广泛应用于结构和参数的不确定 /变化的估计问题中 ,比如目标跟踪和故障诊断与隔离 .然而由先验信息选定的滤波参数是模式切换与模式未切换情况下的折衷 .针对SMME ,本文通过在每个滤波循环开始处起始多个状态预测器实时地辨识滤波参数 ,包括模式切换概率和基于模型的过程噪声方差 .考虑到交互式多模型 (IMM)是SMME中比较有效的方法 ,我们将上述的参数辨识与IMM相结合 ,提出了一种自适应IMM(AIMM ) .在跟踪一个机动目标的仿真中 ,AIMM表现出了比IMM更高的估计精度 . 展开更多
关键词 动态多模型估计 交互多模型算法 目标跟踪 自适应滤波 参数辨识 概率
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新息滤波交互式多模型噪声辨识算法 被引量:14
9
作者 丁振 潘泉 +1 位作者 张洪才 戴冠中 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期95-98,共4页
预先或在线获取系统噪声的统计特性,往往是有效设计一个估计器或控制器的先决条件.早期关于噪声辨识的工作主要针对平稳或统计特性缓变的噪声过程.本文提出一种混合系统噪声辨识新算法,该算法将新息滤波与交互式多模型算法结合起来... 预先或在线获取系统噪声的统计特性,往往是有效设计一个估计器或控制器的先决条件.早期关于噪声辨识的工作主要针对平稳或统计特性缓变的噪声过程.本文提出一种混合系统噪声辨识新算法,该算法将新息滤波与交互式多模型算法结合起来,前者降低了权概率系数对量测噪声的敏感程度,而后者则是基于混合系统模态的马尔可夫链过程实现多模型的动态交互与动态切换.仿真结果证明了本文新算法的有效性. 展开更多
关键词 噪声辨识 新息滤波 交互 多模型算法
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交互式多模型算法性能分析 被引量:30
10
作者 梁彦 程咏梅 +1 位作者 贾宇岗 潘泉 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期487-492,共6页
广泛应用于目标跟踪和故障诊断的动态多模型估计 (SMME)假设模式的切换服从马尔可夫过程 .对马尔可夫切换概率 (MTP)的非MonteCarlo分析有助于深入了解SMME的机理 ,发现参数寻优的法则 ,设计或发展新的自适应多模型估计器 .然而由于SMM... 广泛应用于目标跟踪和故障诊断的动态多模型估计 (SMME)假设模式的切换服从马尔可夫过程 .对马尔可夫切换概率 (MTP)的非MonteCarlo分析有助于深入了解SMME的机理 ,发现参数寻优的法则 ,设计或发展新的自适应多模型估计器 .然而由于SMME的复杂性 ,非MonteCarlo分析很难给出 .本文针对SMM中著名的交互式多模型 (IMM)估计器 ,通过将IMM看作是输入交互和子滤波器串联 ,分析了具有m个参数的MTP矩阵 ,给出了六条不依赖于应用环境及子滤波器设计的结论 .部分结果也适用于一阶广义伪贝叶斯算法 (GPB1) . 展开更多
关键词 交互多模型算法 目标跟踪 自适应滤波 性能分析 离散系统
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交互多模型算法的无人机控制系统故障诊断 被引量:9
11
作者 贾彩娟 祝小平 周洲 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2006年第7期8-10,20,共4页
交互多模型算法是一种广泛用于各种结构与参数变化的动态系统自适应估计的有效方法。在建立无人机控制系统传感器和执行器的全局故障和局部故障模型的基础上,应用此方法对传感器和执行器的各种软硬故障进行诊断,应用所建立的数学模型与... 交互多模型算法是一种广泛用于各种结构与参数变化的动态系统自适应估计的有效方法。在建立无人机控制系统传感器和执行器的全局故障和局部故障模型的基础上,应用此方法对传感器和执行器的各种软硬故障进行诊断,应用所建立的数学模型与方法,对无人机传感器和执行器的局部与全局故障进行了仿真计算。在仿真过程中发现,与一般的多模型方法相比,此方法能够更加准确可靠地诊断故障,无延迟报警,算法简单。仿真结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 无人机 交互多模型算法(imm) 故障检测与隔离(FDI)
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交互式多模型算法过渡过程的仿真分析 被引量:13
12
作者 贾宇岗 梁彦 +2 位作者 潘泉 张洪才 戴冠中 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2002年第1期16-18,共3页
交互式多模型(IMM)是混合估计理论中比较优越的算法。混合系统假设模式的切换能够瞬时完成。然而由于量测噪声和滤波系统惯性的作用,混合系统的模式切换具有过渡过程,对于实际运动模式切换存在漏检与误报。本文利用Monte Carlo仿真分析... 交互式多模型(IMM)是混合估计理论中比较优越的算法。混合系统假设模式的切换能够瞬时完成。然而由于量测噪声和滤波系统惯性的作用,混合系统的模式切换具有过渡过程,对于实际运动模式切换存在漏检与误报。本文利用Monte Carlo仿真分析了两模型IMM算法过渡过程的滤波残差的统计特性,研究结果对于分析和改进算法具有重要的意义。 展开更多
关键词 交互多模型算法 目标跟踪 自适应滤波
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基于“当前”统计模型的交互式多模型算法 被引量:24
13
作者 刘建书 李人厚 刘云龙 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期1351-1354,共4页
提出了一种基于"当前"统计模型的交互式多模型算法。在交互式多模型算法框架内,计算"当前"统计模型的概率,自适应地调整"当前"统计模型中目标加速度,使其能够反映目标的机动特性,充分发挥了"当前&qu... 提出了一种基于"当前"统计模型的交互式多模型算法。在交互式多模型算法框架内,计算"当前"统计模型的概率,自适应地调整"当前"统计模型中目标加速度,使其能够反映目标的机动特性,充分发挥了"当前"统计模型和交互式多模型算法的优点,扩大了"当前"统计模型的应用范围,提高了"当前"统计模型的自适应性。Monte Carlo仿真结果表明了该算法的有效性。 展开更多
关键词 目标跟踪 “当前”统计模型 交互多模型算法
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机动目标跟踪的交互式多模型自适应滤波算法 被引量:18
14
作者 陈利斌 佟明安 《火力与指挥控制》 CSCD 2000年第4期36-38,42,共4页
采用“当前”统计模型、匀加速模型以及匀速模型 ,运用交互式多模型算法的思想 ,提出了一种用于机动目标跟踪的交互式多模型自适应滤波算法。基本思路是上述三种模型并行工作 ,利用马尔可夫切换系数在它们之间进行切换 ,目标状态估计是... 采用“当前”统计模型、匀加速模型以及匀速模型 ,运用交互式多模型算法的思想 ,提出了一种用于机动目标跟踪的交互式多模型自适应滤波算法。基本思路是上述三种模型并行工作 ,利用马尔可夫切换系数在它们之间进行切换 ,目标状态估计是上述三种模型交互作用的结果。蒙特卡罗结果表明该算法不仅克服了上述三种模型各自的缺点 ,提高了对机动目标的跟踪精度 ,同时具有全面自适应跟踪能力。 展开更多
关键词 交互多模型 自适应滤波 "当前"统计模型 机动目标跟踪 雷达 imm
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适用于模型失配时的改进IMM算法 被引量:13
15
作者 陈映 程臻 文树梁 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期2593-2597,共5页
机动目标难以跟踪的主要原因是无法找到一个准确的模型来描述目标的运动,即此时目标运动模型是失配的。现今交互式多模型(interacting multiple-model,IMM)算法是一种常用的用于机动目标的跟踪算法。推导分析了现有的典型IMM滤波算法在... 机动目标难以跟踪的主要原因是无法找到一个准确的模型来描述目标的运动,即此时目标运动模型是失配的。现今交互式多模型(interacting multiple-model,IMM)算法是一种常用的用于机动目标的跟踪算法。推导分析了现有的典型IMM滤波算法在跟踪机动目标时存在的不足,提出了一种更适用于运动模型失配情况下机动目标跟踪的改进IMM算法。该算法对在跟踪机动目标时滤波器的新息序列的均值特性进行推导分析,改进了IMM算法中模型概率的计算方法,提高了模型概率计算的准确性,从而提高对机动目标的跟踪精度。建立了典型的机动目标跟踪场景,将改进后的IMM算法和原有的典型IMM算法的跟踪性能进行了对比研究,并对模型转换概率的准确性进行了分析,仿真结果验证该改进算法的有效性。 展开更多
关键词 机动目标跟踪 交互多模型算法 新息序列均值 模型概率
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两级交互式多模型算法 被引量:9
16
作者 梁彦 谭伟 +1 位作者 潘泉 张洪才 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第5期651-656,共6页
在混合估计中 ,交互式多模型滤波器 ( IMM—— Interacting Multiple Model)以其优越的性能而受到广泛的研究 .由于马尔可夫参数的限定 ,交互式多模型在模型数较多时会出现精度下降 ,从而限制了它在高维参数空间建模的有效性 .利用模型... 在混合估计中 ,交互式多模型滤波器 ( IMM—— Interacting Multiple Model)以其优越的性能而受到广泛的研究 .由于马尔可夫参数的限定 ,交互式多模型在模型数较多时会出现精度下降 ,从而限制了它在高维参数空间建模的有效性 .利用模型集的概念 ,首次提出了双马氏过程的模型切换假设 ,从而构造出一种两级交互式多模型滤波器 .通过辨识系统噪声的多个统计参数比较了两级交互式多模型滤波器与常规交互式多模型滤波器 .结果表明 :对于大信噪比信源 (即小的量测噪声 ) ,两级交互式多模型滤波器与常规交互式多模型滤波器性能基本相当 ;而对于小信噪比信源 (即大的量测噪声 ) 。 展开更多
关键词 交互多模型算法 自适应滤波 噪声辨识 系统辨识
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一种改进的变结构交互多模型被动跟踪算法 被引量:7
17
作者 王占磊 张建业 +1 位作者 张鹏 程洪炳 《空军工程大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2011年第4期18-22,81,共6页
针对干扰环境下跟踪机动目标时常常无法获得距离信息的问题,提出了一种新的被动跟踪算法对目标进行精确的跟踪定位。算法针对被动跟踪中状态与量测之间存在的非线性关系,首先采用最小二乘原理对角度量测进行预处理,然后以预处理结果作... 针对干扰环境下跟踪机动目标时常常无法获得距离信息的问题,提出了一种新的被动跟踪算法对目标进行精确的跟踪定位。算法针对被动跟踪中状态与量测之间存在的非线性关系,首先采用最小二乘原理对角度量测进行预处理,然后以预处理结果作为输入,进行交互多模型滤波,从而减小非线性量测方程的线性化过程带来的误差。然而,交互多模型滤波中所采用的固定结构模型集并不能保证跟踪精度,为解决这一问题,算法引入序列似然比检测对模型集进行调整,使模型对不同的目标机动模式有更强的自适应能力,从而减小模型之间的竞争,确保跟踪效果。为了验证新算法的有效性,在相同实验条件下,用2种算法分别对同一设定轨迹进行仿真估计,结果表明,新算法可以进一步提高跟踪精度。 展开更多
关键词 被动跟踪算法 最小二乘 交互多模型 变结构 序列似然比
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两阶段卡尔曼滤波自适应交互式多模型算法 被引量:5
18
作者 廖阳 王睿 +1 位作者 曾昭博 熊加遥 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2010年第3期83-86,共4页
对于机动目标跟踪问题,由于目标机动能力的增强,需建立大量模型来逼近真实模式,使建立的目标模型与目标的实际运动适配,但这使计算量增大,而且性能不一定能提高。针对这个问题,将两阶段卡尔曼滤波器与一般的交互式多模型算法相结合,设... 对于机动目标跟踪问题,由于目标机动能力的增强,需建立大量模型来逼近真实模式,使建立的目标模型与目标的实际运动适配,但这使计算量增大,而且性能不一定能提高。针对这个问题,将两阶段卡尔曼滤波器与一般的交互式多模型算法相结合,设计了一种自适应交互式多模型算法。该算法采用两阶段卡尔曼估计器估计目标的加速度,然后将其反馈到由多个不同参数构成子滤波器的交互式多模型滤波算法中进行交互式多模型滤波。与自适应半交互式多模型算法进行对比的仿真验证了该算法有效地减少了子滤波器的数量,同时在一定程度上也提高了跟踪的精度。 展开更多
关键词 机动目标跟踪 卡尔曼滤波 交互多模型(imm)
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交互式多模型算法在光电跟踪控制系统中应用的仿真 被引量:6
19
作者 刘小强 任高辉 +2 位作者 邢军智 寿少峻 张惠菁 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期162-168,共7页
分析目标运动参数滤波算法在光电跟踪控制系统中的作用,在交互式多模型算法的基础上,提出了该算法在光电跟踪控制系统中的应用问题,并建立了在光电跟踪控制系统中使用的仿真模型,通过仿真环境下光电跟踪控制系统对不同目标跟踪的数据分... 分析目标运动参数滤波算法在光电跟踪控制系统中的作用,在交互式多模型算法的基础上,提出了该算法在光电跟踪控制系统中的应用问题,并建立了在光电跟踪控制系统中使用的仿真模型,通过仿真环境下光电跟踪控制系统对不同目标跟踪的数据分析可知,该算法可作为光电跟踪控制系统中复合控制前馈数据的获取算法使用,光电跟踪控制系统采用交互式多模型算法比采用α-β-γ滤波算法更适合对机动目标的跟踪。 展开更多
关键词 控制系统 交互多模型算法 光电跟踪 复合控制
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求解不等面积设施布局问题的交互式分布估计算法
20
作者 郭广颂 李玲 李玲玲 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2080-2092,共13页
同时考虑定量和定性指标,采用交互式进化优化方法求解不等面积设施布局问题可以获得更好的鲁棒解.基于此,本文提出一种双概率模型交互式分布估计算法.首先,统计群体信息,构建显式指标概率模型,估计决策变量分布.其次,基于决策变量表现... 同时考虑定量和定性指标,采用交互式进化优化方法求解不等面积设施布局问题可以获得更好的鲁棒解.基于此,本文提出一种双概率模型交互式分布估计算法.首先,统计群体信息,构建显式指标概率模型,估计决策变量分布.其次,基于决策变量表现型相似度,构建隐式指标概率模型,同时,基于效用函数估计个体定性指标.然后,将两个概率模型合并成双概率模型,采样生成新种群.最后,基于推荐个体和用户评价信息,动态更新两个概率模型.将所提方法与6种相关进化优化算法对比,在纸品处理车间问题和16个不等面积设施布局问题测试集上的运算结果表明,所提方法可以高效获得最优布局方案. 展开更多
关键词 进化算法 交互 不等面积设施布局 分布估计算法 概率模型
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