交互式多模型算法改进视觉惯性定位技术

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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 交互式多模型算法 组合导航 优化 融合定位 视觉定位 惯导

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基于变维交互式多模型算法的近区目标跟踪研究 被引量：3

2

作者 吴志远 毛洋 周敬烈 《电子测量技术》 2017年第1期67-70,共4页

雷达数据处理中的一个关键部分是目标跟踪,它负责对目标的点迹进行滤波,降低噪声影响。交互式多模型算法是一种基于广义伪贝叶斯算法的具有马尔科夫转移概率的多模型算法。它可以用多个模型匹配目标的不同机动模式,避免了单模型不能全... 雷达数据处理中的一个关键部分是目标跟踪,它负责对目标的点迹进行滤波,降低噪声影响。交互式多模型算法是一种基于广义伪贝叶斯算法的具有马尔科夫转移概率的多模型算法。它可以用多个模型匹配目标的不同机动模式,避免了单模型不能全程匹配带来的模型误差。近区目标往往具有较大的角速度和角加速度,模型集里包含角速度分量可以更好的匹配其机动形式。于是在交互式多模型的基础上提出了一种变维交互多模型算法,可以对不同维度的模型集进行交互滤波,以取得更好的跟踪精度。 展开更多

关键词 目标跟踪 机动模型 交互式多模型算法 变维交互式多模型算法

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交互式多模型算法性能分析 被引量：31

3

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 交互式多模型算法 目标跟踪 自适应滤波 性能分析 离散系统

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具有参数自适应的交互式多模型算法 被引量：20

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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 交互式多模型算法 目标跟踪 自适应滤波 参数辨识 概率

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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

5

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 交互式多模型算法 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

6

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 交互式多模型算法

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两级交互式多模型算法 被引量：9

7

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 交互式多模型算法 自适应滤波 噪声辨识 系统辨识

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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

8

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 交互式多模型算法 光电跟踪 复合控制

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具有最优模型传递矩阵的交互式多模型算法 被引量：6

9

作者 周卫东 蔡佳楠 孙龙 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期101-106,共6页

在传统的交互式多模型(IMM,interacting multiple model)算法中,描述模型马尔科夫切换过程的模型传递矩阵被定义成一个常值矩阵,并且将子滤波器间的相关性信息遗漏.然而,由于实际环境的复杂性,传统的IMM算法无法满足飞行器跟踪的需求.为... 在传统的交互式多模型(IMM,interacting multiple model)算法中,描述模型马尔科夫切换过程的模型传递矩阵被定义成一个常值矩阵,并且将子滤波器间的相关性信息遗漏.然而,由于实际环境的复杂性,传统的IMM算法无法满足飞行器跟踪的需求.为此,提出一种具有最优模型传递矩阵的交互式多模型(OMTM-IMM,optimal mode transition matrix IMM)算法,该算法在考虑子滤波器相关性的前提下,以线性最小方差理论为基础,推导出最优的模型传递矩阵,该传递矩阵更加符合实际情况,理论分析和仿真实验表明该算法有效地提高了飞行器跟踪精度. 展开更多

关键词 交互式多模型算法 常值模型传递矩阵 最优模型传递矩阵 线性最小方差理论 相关性

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基于多传感器信息融合理论的交互式多模型算法 被引量：10

10

作者 周卫东 刘萌萌 杨永江 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期82-89,共8页

在经典的交互式多模型算法中,对似然函数的高斯近似以及概率密度函数与概率质量函数的混合计算使得所求得的模型概率仅为贝叶斯意义下的次优值.为解决此问题,基于各滤波器估计误差的相关性和多传感器最优信息融合准则,提出了一种重新加... 在经典的交互式多模型算法中,对似然函数的高斯近似以及概率密度函数与概率质量函数的混合计算使得所求得的模型概率仅为贝叶斯意义下的次优值.为解决此问题,基于各滤波器估计误差的相关性和多传感器最优信息融合准则,提出了一种重新加权的交互式多模型算法.该算法通过计算估计误差的互协方差阵对模型概率进行更新,在此基础上利用最优信息融合理论对各滤波器的滤波结果进行融合.理论分析及仿真结果表明:经过重新加权的交互式多模型算法较原始算法以及其他忽略误差相关性的交互式多模型的改进算法在估计精度上均有显著的提高. 展开更多

关键词 信息融合 估计误差相关 最优融合准则 标量权重 交互式多模型算法

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基于模型空间分解的交互式多模型算法 被引量：2

11

作者 梁彦 潘泉 +1 位作者 贾宇岗 张洪才 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期394-398,共5页

由于马尔可夫参数的限定 ,交互式多模型的估计精度会在模型数过多时下降。这限制了它在高维参数空间的应用。通过将交互式多模型建模空间分解 ,构造出一种两级交互式多模型算法。并通过辨识系统噪声的多个统计参数 ,比较了新算法与常规... 由于马尔可夫参数的限定 ,交互式多模型的估计精度会在模型数过多时下降。这限制了它在高维参数空间的应用。通过将交互式多模型建模空间分解 ,构造出一种两级交互式多模型算法。并通过辨识系统噪声的多个统计参数 ,比较了新算法与常规交互式多模型滤波器 。 展开更多

关键词 交互式多模型算法 噪声辨识 马尔可夫参数 混合估计 模糊滤波器 模型空间分解

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基于模糊推理的改进的交互式多模型算法 被引量：5

12

作者 刘政 马增强 +1 位作者 柳晓云 闫德立 《济南大学学报（自然科学版）》 北大核心 2017年第2期129-135,共7页

为了提高交互式多模型算法的跟踪精度,提出一种利用模糊推理对交互式多模型算法进行优化的方法,以模型概率为输入,输出值为模型系统噪声协方差的系数,通过该系数来调节模型系统噪声协方差以减少误差;以基于卡尔曼滤波器的交互式多模型... 为了提高交互式多模型算法的跟踪精度,提出一种利用模糊推理对交互式多模型算法进行优化的方法,以模型概率为输入,输出值为模型系统噪声协方差的系数,通过该系数来调节模型系统噪声协方差以减少误差;以基于卡尔曼滤波器的交互式多模型滤波器的应用为例,分别对交互式多模型算法在模型匹配和不匹配的情况进行实验分析,并对改进前、后的交互式多模型算法进行比较。结果表明,基于模糊推理的改进的交互式多模型算法能取得更好的跟踪效果。 展开更多

关键词 交互式多模型算法 模糊推理 系统噪声协方差 蒙特卡洛仿真 目标跟踪

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一种结合弹道规律的模糊交互式多模型算法 被引量：1

13

作者 刘杨 姜礼平 王炜 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2015年第1期41-44,共4页

针对交互式多模型算法中转移概率矩阵与实际运动不匹配而影响跟踪精度的问题,通过分析某型导弹的典型弹道,将弹道规律融合到模型概率转移矩阵中,然后将转移概率模糊化处理,提出了一种基于弹道规律的模糊交互式多模型算法,然后以导弹蛇... 针对交互式多模型算法中转移概率矩阵与实际运动不匹配而影响跟踪精度的问题,通过分析某型导弹的典型弹道,将弹道规律融合到模型概率转移矩阵中,然后将转移概率模糊化处理,提出了一种基于弹道规律的模糊交互式多模型算法,然后以导弹蛇形运动转至比例导引的机动过程为例进行了仿真验证,比较了典型交互式多模型算法和模糊交互式多模型算法的跟踪性能。仿真结果表明:该算法可显著提高导弹机动段的跟踪精度。 展开更多

关键词 目标跟踪 交互式多模型算法 模糊理论 转移概率矩阵 弹道规律

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交互式多模型算法的MT-R机器人视觉跟踪 被引量：1

14

作者 弋英民 黄莹 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2014年第5期1574-1576,共3页

针对机器人的视觉跟踪问题,提出了一种基于交互式多模型算法的视觉跟踪方法。该方法采用HSV颜色模型,通过交互式多模型算法进行滤波估计,获得目标的运动属性。利用交互式多模型算法对目标的位置进行一步或者N步预测,在获得下一帧的观测... 针对机器人的视觉跟踪问题,提出了一种基于交互式多模型算法的视觉跟踪方法。该方法采用HSV颜色模型,通过交互式多模型算法进行滤波估计,获得目标的运动属性。利用交互式多模型算法对目标的位置进行一步或者N步预测,在获得下一帧的观测值后,在预测位置的区域进行目标搜索,可减少搜索区域,节省搜索时间,增加了跟踪的实时性。使用该方法对机器人足球比赛中的红色球进行搜索跟踪。实验结果表明,应用该方法可获得目标的运动属性,能快速搜索到运动目标,并能进行准确跟踪。 展开更多

关键词 HSV颜色模型 交互式多模型算法 视觉跟踪

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交互式多模型算法在机器人目标跟踪中的应用

15

作者 袁铸 阎保定 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第24期225-227,共3页

将交互式多模型(IMM)算法应用于视觉伺服机器人对机动目标的跟踪。使用匀速运动(CV)和匀加速运动(CA)模型表示目标的两种运动状态,利用马尔可夫链进行模型切换,根据目标前一时刻的状态和当前的观测值,预测目标当前的状态。在Matlab上对... 将交互式多模型(IMM)算法应用于视觉伺服机器人对机动目标的跟踪。使用匀速运动(CV)和匀加速运动(CA)模型表示目标的两种运动状态,利用马尔可夫链进行模型切换,根据目标前一时刻的状态和当前的观测值,预测目标当前的状态。在Matlab上对IMM滤波算法和Kalman滤波算法进行了仿真实验研究,结果表明,不管目标处于何种运动状态,IMM算法估计量的误差均值都比Kalman滤波算法的误差均值小,尤以目标作机动运动时更为突出,证明了应用IMM算法可以提高跟踪机动目标的精度。 展开更多

关键词 交互式多模型算法 卡尔曼滤波 机动目标跟踪 视觉伺服机器人

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应用交互式多模型算法的设备剩余寿命预测 被引量：4

16

作者 谢吉伟 刘君强 王小磊 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2016年第2期98-102,共5页

针对目前异常检测与剩余寿命预测联合研究中存在的问题,基于交互式多模型算法,提出了一种考虑退化模式动态转移的设备剩余寿命预测模型。首先根据模式动态转移的状态空间模型对设备进行退化建模,然后使用IMM算法对设备的隐含退化状态与... 针对目前异常检测与剩余寿命预测联合研究中存在的问题,基于交互式多模型算法,提出了一种考虑退化模式动态转移的设备剩余寿命预测模型。首先根据模式动态转移的状态空间模型对设备进行退化建模,然后使用IMM算法对设备的隐含退化状态与退化模式后验概率进行联合估计,根据后验概率判别异常点,并采用期望最大化(Expectation Maximum,EM)算法对模型参数进行在线估计与更新,最终实现设备的实时剩余寿命预测。数值分析结果表明:该模型能够准确地检测异常点、降低剩余寿命概率分布的不确定性与提高剩余寿命的预测精度,为实现设备的视情维修提供决策依据。 展开更多

关键词 异常检测 剩余寿命预测 交互式多模型算法 动态转移 后验概率

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基于Bayesian-Fisher混合模型改进的交互式多模型算法

17

作者 包守亮 程水英 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期77-82,共6页

针对交互式多模型算法(interacting multiple model,IMM)存在模型集设计困难的问题,提出一种改进的IMM算法。该算法将当前统计模型(current statistical,CS)融入到Bayesian-Fisher混合模型中,实现对加速度均值的在线自适应调整,从而提... 针对交互式多模型算法(interacting multiple model,IMM)存在模型集设计困难的问题,提出一种改进的IMM算法。该算法将当前统计模型(current statistical,CS)融入到Bayesian-Fisher混合模型中,实现对加速度均值的在线自适应调整,从而提高对过程噪声协方差的估计精度,减少模型失配。同时,对匀速模型(constant velocity,CV)进行改进,并将改进的CS、CV模型在IMM算法的体系下进行交互。仿真结果表明,改进的IMM算法能快速响应目标状态的变化,取得优于IMMCVCA、IMMCVCS、IMMCVCACT以及IMMCVSTMIE的跟踪性能。 展开更多

关键词 机动目标跟踪 交互式多模型算法 当前统计模型 Bayesian-Fisher混合模型

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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

18

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 交互式多模型算法 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

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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 交互式多模型算法 耦合运动模型

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交互式多模型集自适应协同滤波目标跟踪算法研究 被引量：7

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作者 孔德明 杨丹 王书涛 《计量学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期638-644,共7页

为了解决传统交互式多模型算法静态模型集带来的精度低等局限问题,提出了一种多模型集自适应协同滤波算法。通过比较目标与当前模型集中不同模型之间的模型匹配概率,自动确定当前模型匹配中的最好模型与最坏模型,利用激活、保留和剔除... 为了解决传统交互式多模型算法静态模型集带来的精度低等局限问题,提出了一种多模型集自适应协同滤波算法。通过比较目标与当前模型集中不同模型之间的模型匹配概率,自动确定当前模型匹配中的最好模型与最坏模型,利用激活、保留和剔除策略改变固定模型集的结构以达到模型集自适应的过程。通过与其他已经提出的交互式多模型算法进行比较,实验结果表明:多模型集自适应协同滤波算法在速度、加速度以及转弯速率的状态估计上都得到了优化,在一定程度上提升了目标跟踪定位的准确性。 展开更多

关键词 计量学 目标跟踪 交互式多模型算法 协同滤波 机动判别

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