基于势平衡多伯努利滤波的多传感器纯方位多目标跟踪 被引量：1

1

作者 吴孙勇 张小琪 +1 位作者 李明 余润华 《信号处理》 CSCD 北大核心 2024年第11期2050-2061,共12页

被动传感器不主动发射信号,通常仅获得目标的角度量测信息,无法获得径向距离信息,这种仅利用角度量测信息对多目标跟踪的方法称为纯方位多目标跟踪。实际应用中,纯方位多目标跟踪面临三个主要问题:一是由于被动传感器只获取目标的角度量... 被动传感器不主动发射信号,通常仅获得目标的角度量测信息,无法获得径向距离信息,这种仅利用角度量测信息对多目标跟踪的方法称为纯方位多目标跟踪。实际应用中,纯方位多目标跟踪面临三个主要问题:一是由于被动传感器只获取目标的角度量测,导致量测信息不完备;二是量测方程存在高度非线性;三是由于传感器可能接收到杂波等非目标产生的量测,导致量测源不确定。针对上述问题,本文提出一种多传感器贪婪伪线性粒子势平衡多伯努利滤波。首先采用Rao-Blackwell理论将混合目标状态向量分解,将与量测值相关的位置分量视为非线性分量,而与量测值无关的速度分量视为线性分量,并分别采用粒子滤波器(Particle Filter,PF)和卡尔曼滤波器(Kalman Filter,KF)进行处理,从而有效降低粒子滤波采样维度。其次,针对传统粒子采样严重依赖模型的问题,基于伪线性卡尔曼滤波器(Pseudo-linear Kalman Filter,PLKF)设计一种新型粒子采样方法,即利用PLKF和最新量测信息构造重要性密度函数,并对非线性分量进行粒子采样;在更新阶段采用贪婪量测划分策略选取最优量测集合,并利用最优量测集合中量测信息实现多目标状态集中式融合估计。最后,通过仿真结果验证,本文所提滤波器能在杂波环境中仅利用角度量测对目标进行有效稳定的跟踪,相较于对比方法,所提滤波器能够更为准确估计目标数量和状态。 展开更多

关键词 纯方位多目标跟踪 多传感器 势平衡多伯努利滤波 伪线性卡尔曼滤波 贪婪算法

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基于群结构集成势均衡多目标多伯努利滤波器的群目标跟踪算法 被引量：1

2

作者 梁潇洧 杨超群 +2 位作者 朱鑫潮 莫磊 曹向辉 《信号处理》 CSCD 北大核心 2024年第11期2040-2049,共10页

群目标跟踪已被广泛应用于作战对抗、自动驾驶、低空防御等各个军民领域。群目标是指由多个单目标组成,并以相同的速度或方向进行移动的一组或多组目标集群。鉴于随机有限集(Random Finite Set,RFS)滤波器在处理多目标数据关联方面的优... 群目标跟踪已被广泛应用于作战对抗、自动驾驶、低空防御等各个军民领域。群目标是指由多个单目标组成,并以相同的速度或方向进行移动的一组或多组目标集群。鉴于随机有限集(Random Finite Set,RFS)滤波器在处理多目标数据关联方面的优势,现有的群目标跟踪算法大多基于RFS滤波器。然而,这些滤波器在对群目标进行跟踪时大多忽略了各目标之间的关联、依赖关系等问题,为此,提出了一种基于群结构集成的势均衡多目标多伯努利(Cardinality Balanced Multi-target Multi-Bernoulli,CBMeMBer)滤波器的群目标跟踪算法。具体而言,首先通过邻接矩阵对目标群结构进行估计,即将群目标看作无向图,利用各目标之间的距离来估计群目标的邻接矩阵,进而将群目标划分为多个子群。并根据各子群中目标的运动状态,将其划分为群中心和群成员两种类别,分别建立了运动方程。而后在预测步骤中,利用估计的群结构来对目标状态进行预测。特别地,在滤波器的高斯混合实现步骤中,多个高斯分量被用来拟合相对应的各伯努利分量,但过多高斯分量的存在会降低对群目标状态估计的准确性,从而降低群结构估计的准确性,因此,在状态提取阶段,本文所提算法对高斯分量进行修剪,即对更新步骤后的每个伯努利分量中所包含的高斯分量进行筛选,只保留一个权重最大的高斯分量。最后,仿真结果表明,本文所提算法实现了对群目标的稳定跟踪,且跟踪性能优于传统的CBMeMBer滤波器。 展开更多

关键词 群目标跟踪 势均衡多目标多伯努利滤波器 邻接矩阵 高斯分量 随机有限集

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基于带标签CBMeMBer滤波器的低慢小群目标跟踪改进方法 被引量：1

3

作者 钟展鸣 宋强 +2 位作者 张月 陈泽彬 杨珺瑶 《信号处理》 北大核心 2025年第5期906-923,共18页

群目标跟踪是实现无人机集群反制的关键步骤,具有重要的研究意义。相比传统的多目标跟踪算法,随机有限集(Random Finite Set,RFS)滤波在处理多目标数据关联与进行状态估计方面展现出显著的优势。然而在低慢小群目标的场景中,现有的RFS... 群目标跟踪是实现无人机集群反制的关键步骤,具有重要的研究意义。相比传统的多目标跟踪算法,随机有限集(Random Finite Set,RFS)滤波在处理多目标数据关联与进行状态估计方面展现出显著的优势。然而在低慢小群目标的场景中,现有的RFS滤波方法普遍未考虑群特性对跟踪的影响,也未考虑群目标起始与航迹信息提取的问题。为此,本文结合了群建模、带标签势均衡多目标多伯努利(Cardinality Balanced Multi-target Multi-Bernoulli,CBMeMBer)滤波器以及自适应新生目标强度技术,提出一种针对低慢小群目标的跟踪方法。具体而言,本文首先通过虚拟领导-跟随者模型和无向图邻接矩阵对群目标结构进行建模;随后提出了一种三层优先级标签分配策略,改进了传统的带标签CBMeMBer滤波器,解决了标签冲突导致的轨迹混叠问题,提高了跟踪精度和算法运行效率;同时,设计了基于群目标场景与两点起始法的自适应新生目标强度算法,实现了RFS框架下群目标的自适应新生目标初始化;最后,仿真实验和基于全息凝视雷达的实测数据实验表明,所提方法在目标状态估计和轨迹质量方面表现优异,跟踪性能优于包括传统的带标签CBMeMBer滤波器在内的对比算法,且能有效避免轨迹交叉和混叠现象,充分展示了其在低慢小群目标精细化跟踪中的潜力和实际应用价值。 展开更多

关键词 低慢小目标 随机有限集 群目标跟踪 带标签势均衡多目标多伯努利滤波器 全息凝视雷达

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基于椭圆方向和半轴长度的多伯努利扩展目标跟踪

4

作者 孙可 胡青霜 +1 位作者 郑翔飞 吴孙勇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3367-3376,共10页

针对杂波环境下扩展目标外形难以估计、新生目标先验信息未知等问题,在扩展目标势均衡多目标多伯努利(ET-CBMeMBer)滤波器的基础上,开展基于椭圆方向和半轴长度(OAL)的参数化多扩展目标跟踪研究。借助乘性噪声构造考虑目标空间信息的显... 针对杂波环境下扩展目标外形难以估计、新生目标先验信息未知等问题,在扩展目标势均衡多目标多伯努利(ET-CBMeMBer)滤波器的基础上,开展基于椭圆方向和半轴长度(OAL)的参数化多扩展目标跟踪研究。借助乘性噪声构造考虑目标空间信息的显式量测方程,并推导OAL-CBMeMBer滤波器高斯混合实现的封闭形式解;基于显式的量测方程,利用已知的量测数据自适应构造考虑了质心位置和外形状态的新生目标先验信息,并提出自适应新生OAL-CBMeMBer滤波器。仿真实验结果表明:所提OAL-CBMeMBer滤波器提高了目标数目和状态的估计精度,能够有效地对多扩展目标进行跟踪。 展开更多

关键词 多扩展目标 势平衡多目标多伯努利滤波器 椭圆方向 椭圆半轴长度 自适应新生

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MM-CBMeMBer滤波器跟踪多机动目标 被引量：4

5

作者 熊波 甘露 《雷达学报（中英文）》 2012年第3期238-245,共8页

多模型(Multiple Model,MM)概率假设密度(Probability Hypothesis Density,PHD)滤波器能同时估计机动目标个数及状态,但其序贯蒙特卡罗(Sequential Monte Carlo,SMC)实现运用粒子聚类算法提取目标状态,不仅引入额外计算量,且可能导致目... 多模型(Multiple Model,MM)概率假设密度(Probability Hypothesis Density,PHD)滤波器能同时估计机动目标个数及状态,但其序贯蒙特卡罗(Sequential Monte Carlo,SMC)实现运用粒子聚类算法提取目标状态,不仅引入额外计算量,且可能导致目标丢失。针对这一问题,该文提出一种基于多模型的势平衡无偏多目标多伯努利(Multiple Model Cardinality Balanced Multiple target Multi-Bernoulli,MM-CBMeMBer)滤波器,在每次扫描杂波数低于20,检测概率大于0.9的环境中,该方法利用一组伯努利参数近似机动目标状态的后验概率,并通过对伯努利参数的简单运算估计出目标状态,有效地避免了常规聚类算法。仿真结果表明,该方法与多模型概率假设密度滤波器相比,表征估计误差的最优子模型分配距离明显降低。 展开更多

关键词 多机动目标跟踪 概率假设密度(Probability Hypothesis Density PHD) 势平衡无偏多目标多伯努利(Cardinality'Balanced MULTIPLE target Multi—Bernoulli CBMeMBer) 多模型(Multiple Model MM) 序贯蒙特卡罗(Sequential Monte Carlo SMC)

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多模型GM-CBMeMBer滤波器及航迹形成 被引量：12

6

作者 连峰 韩崇昭 李晨 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第2期336-347,共12页

提出了一种可适用于杂波环境下对多个机动目标进行跟踪并能形成多目标航迹的多模型势平衡多目标多伯努利(Cardinality balanced multi-target multi-Bernoulli,CBMeMBer)滤波器.随后,在多机动目标时间演化模型和观测模型均为线性高斯的... 提出了一种可适用于杂波环境下对多个机动目标进行跟踪并能形成多目标航迹的多模型势平衡多目标多伯努利(Cardinality balanced multi-target multi-Bernoulli,CBMeMBer)滤波器.随后,在多机动目标时间演化模型和观测模型均为线性高斯的假设条件下利用高斯混合(Gaussian mixture,GM)技术获得了该滤波器解析的递推形式—多模型GMCBMeMBer滤波器,并简要给出了它在非线性条件下的扩展卡尔曼(Extended Kalman,EK)滤波近似.仿真实验结果表明所建议的多模型GM-CBMeMBer滤波器能有效地对多个机动目标进行跟踪而单模型GM-CBMeMBer滤波器则会产生明显的航迹丢失和虚假航迹,并且对于信噪比较低的仿真场景,它的性能优于多模型高斯混合概率假设密度(GM probability hypothesis density,GM-PHD)滤波器,接近于多模型高斯混合势概率假设密度(GM cardinalized PHD,GM-CPHD)滤波器. 展开更多

关键词 多机动目标跟踪 势平衡多目标多伯努利滤波器 交互式多模型算法 高斯混合实现

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自适应单点航迹起始的带标签GM-CBMeMBer滤波器 被引量：1

7

作者 魏立兴 孙合敏 +2 位作者 吴卫华 罗沐阳 吴晓彪 《电光与控制》 北大核心 2018年第9期78-83,87,共7页

针对高斯混合势平衡多目标多伯努利(GM-CBMeMBer)滤波器局限于固定出生位置且不能提供航迹信息的缺陷,为有效利用机载多普勒雷达的多普勒信息,提出了自适应单点航迹起始的带标签GM-CBMeMBer滤波器。在预测步骤,该滤波器通过引入航迹标... 针对高斯混合势平衡多目标多伯努利(GM-CBMeMBer)滤波器局限于固定出生位置且不能提供航迹信息的缺陷,为有效利用机载多普勒雷达的多普勒信息,提出了自适应单点航迹起始的带标签GM-CBMeMBer滤波器。在预测步骤,该滤波器通过引入航迹标签提供航迹信息,并选取可能对应新生目标的量测,根据转换的位置量测和多普勒量测分别得到新生目标初始状态的位置分量和速度分量;在更新步骤,依次使用转换的位置量测和多普勒量测序贯更新目标状态。仿真结果表明,所提算法航迹起始性能良好,并且能够有效提供航迹信息。 展开更多

关键词 多目标跟踪 随机有限集 航迹起始 航迹标签 高斯混合势平衡多目标多伯努利

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基于CBMeMBer滤波器的多攻击检测方法 被引量：5

8

作者 杨超群 张恒 《控制工程》 CSCD 北大核心 2022年第6期1033-1039,共7页

对具有大量节点的信息物理系统(CPS)而言,多攻击的同时在线检测是一个颇具挑战性的问题。一方面,多个不同攻击者可采用不同的攻击策略与发动不同类型的攻击以规避检测;另一方面,CPS不仅需检测攻击的数目,还需同时检测出被每个攻击者攻... 对具有大量节点的信息物理系统(CPS)而言,多攻击的同时在线检测是一个颇具挑战性的问题。一方面,多个不同攻击者可采用不同的攻击策略与发动不同类型的攻击以规避检测;另一方面,CPS不仅需检测攻击的数目,还需同时检测出被每个攻击者攻击的节点。为此,提出了一种基于随机有限集的多攻击检测方法。通过采用多伯努利随机集对攻击行为和CPS检测机制进行建模,并使用势均衡多目标多伯努利滤波器对模型滤波,所提方法可实现对CPS中多攻击的同时在线检测。 展开更多

关键词 信息物理系统 攻击检测 势均衡多目标多伯努利滤波器 随机有限集

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多机动目标GM-CBMeMBer跟踪算法 被引量：3

9

作者 陈金广 王战 马丽丽 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期7-12,共6页

针对杂波环境下标准的势均衡多伯努利滤波器不能有效跟踪多机动目标的问题,本文提出了一种新的多机动目标跟踪算法。该方法将势均衡多伯努利滤波器与"当前"统计自适应模型相结合,对目标的运动状态矩阵进行扩维,改变了目标状... 针对杂波环境下标准的势均衡多伯努利滤波器不能有效跟踪多机动目标的问题,本文提出了一种新的多机动目标跟踪算法。该方法将势均衡多伯努利滤波器与"当前"统计自适应模型相结合,对目标的运动状态矩阵进行扩维,改变了目标状态转移矩阵和过程噪声方差,增加控制矩阵,实现目标加速度的自适应调整,从而使新算法能够适应目标运动状态的变化。仿真结果表明,在机动条件下,新算法能有效地跟踪多机动目标,而且跟踪精度较高。 展开更多

关键词 势均衡多伯努利滤波器 机动目标 “当前”统计自适应模型 目标跟踪 概率假设密度滤波

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多阵列水下多目标跟踪的分布式算法研究 被引量：3

10

作者 徐文 吴雨桑 张婷 《信号处理》 CSCD 北大核心 2023年第10期1764-1774,共11页

针对水下单水听器阵列探测范围受限、目标定位和跟踪性能不足问题,论文提出一种基于匹配场定位量测模型的分布式多目标联合定位与跟踪方法。在各阵列节点选取匹配场模糊函数大于设定阈值的峰对应的坐标作为量测,结合势平衡多伯努利(Card... 针对水下单水听器阵列探测范围受限、目标定位和跟踪性能不足问题,论文提出一种基于匹配场定位量测模型的分布式多目标联合定位与跟踪方法。在各阵列节点选取匹配场模糊函数大于设定阈值的峰对应的坐标作为量测,结合势平衡多伯努利(Cardinality Balanced Multi-Bernoulli,CBMB)滤波,滤除噪声干扰,解决常规匹配场定位方法低信噪比导致的跟踪精度下降的影响。在分布式网络架构下,利用广义协方差交集(Generalized Covariance Intersection,GCI)融合法则,序贯融合每个阵列节点与其邻近节点各自滤波后的多目标后验概率密度,以充分利用不同阵列节点的量测信息,提高水下多目标的跟踪精度。由于融合的是多目标后验概率密度而非量测集本身,改善了集中式融合处理的高通信负担问题。仿真实验结果证明,与单水听器阵列目标跟踪算法相比,经分布式融合后,多次蒙特卡洛实验下的平均最优子模式分配(Optimal Subpattern Assignment,OSPA)距离显著下降,多目标的状态和数目的跟踪精度有所提升。在系统通信负担和单节点计算负担大幅降低的情况下,可达到与集中式融合处理相当的跟踪精度。 展开更多

关键词 水下多目标跟踪 匹配场定位 势平衡多伯努利滤波 广义协方差交集

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多普勒盲区下基于GM-CBMeMBer的多目标跟踪算法 被引量：8

11

作者 魏立兴 孙合敏 +2 位作者 吴卫华 罗沐阳 吴晓彪 《雷达科学与技术》 北大核心 2018年第5期559-566,共8页

在机载多普勒雷达多目标跟踪(MTT)过程中,多普勒盲区(DBZ)的存在易造成连续漏检,严重地影响目标跟踪性能。针对这一问题,提出了DBZ下基于高斯混合势平衡多目标多伯努利(GM-CBMeMBer)的多目标跟踪算法。首先将带最小可检测速度(MDV)的检... 在机载多普勒雷达多目标跟踪(MTT)过程中,多普勒盲区(DBZ)的存在易造成连续漏检,严重地影响目标跟踪性能。针对这一问题,提出了DBZ下基于高斯混合势平衡多目标多伯努利(GM-CBMeMBer)的多目标跟踪算法。首先将带最小可检测速度(MDV)的检测概率模型代入CBMeMBer更新公式中,然后推导了带MDV和多普勒信息的GM-CBMeMBer更新公式。仿真结果表明,相比未并入多普勒和MDV信息的GM-CBMeMBer,所提算法能有效改善DBZ条件下的多目标跟踪性能。 展开更多

关键词 多目标跟踪(MTT) 高斯混合势平衡多目标多伯努利(GM-CBMeMBer) 多普勒盲区(DBZ) 最小可检测速度(MDV)

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基于量测噪声方差估计的GM-CBMeMBer算法 被引量：2

12

作者 董青 胡建旺 吉兵 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2019年第11期107-111,共5页

针对目标跟踪系统下量测噪声统计特性不准确甚至难以获取的问题,提出一种量测噪声统计特性自适应的高斯混合势均衡多目标多伯努利(Cardinality Balanced Multi-Target Multi-Bernoulli,GM-CBMeMBer)滤波算法。该算法引入Sage-Husa自适... 针对目标跟踪系统下量测噪声统计特性不准确甚至难以获取的问题,提出一种量测噪声统计特性自适应的高斯混合势均衡多目标多伯努利(Cardinality Balanced Multi-Target Multi-Bernoulli,GM-CBMeMBer)滤波算法。该算法引入Sage-Husa自适应滤波器的思想,利用遗忘因子对量测噪声协方差误差进行修正;建立检验统计量,判断算法敛散性;若滤波发散,则采用有偏估计方法来保证算法收敛性。仿真结果表明在非时变、时变量测噪声方差未知情况下,改进算法的跟踪性能优于传统的GM-CBMeMBer滤波算法,对量测噪声的变化具有较强的适应能力。 展开更多

关键词 势均衡多目标多伯努利 多目标跟踪 自适应滤波器 量测噪声

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