一种基于预测值量测转换的卡尔曼滤波跟踪算法 被引量：6

1

作者 王旭 程婷 +1 位作者 吴小平 何子述 《电讯技术》 北大核心 2018年第10期1158-1162,共5页

在雷达目标跟踪中,系统量测信息通常在球坐标系下获得。为了采用经典卡尔曼滤波算法实现有效目标跟踪,通常采用量测转换方法将非线性量测信息转换到直角坐标系中。针对传统量测转换方法基于量测值计算转换误差统计特性而导致的估计结果... 在雷达目标跟踪中,系统量测信息通常在球坐标系下获得。为了采用经典卡尔曼滤波算法实现有效目标跟踪,通常采用量测转换方法将非线性量测信息转换到直角坐标系中。针对传统量测转换方法基于量测值计算转换误差统计特性而导致的估计结果有偏问题,提出了一种基于预测值的量测转换方法,并将其与卡尔曼滤波算法相结合,获得了一种基于预测值量测转换的卡尔曼滤波跟踪算法。仿真结果表明,与现有的基于量测转换的卡尔曼滤波算法相比,该算法能在不提高运算量的情况下有效改善目标跟踪效果,跟踪精度提升约20%。 展开更多

关键词 目标跟踪 非线性量测 量测转换 卡尔曼滤波

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基于角度滤波与转换量测的主动声呐跟踪研究

2

作者 杜扬凡 张文 +2 位作者 赵宣植 刘增力 刘康 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第8期1625-1634,共10页

针对主动声呐跟踪中多普勒量测与目标运动状态间非线性关系复杂、自由度不匹配的问题,本文提出一种基于角度滤波与4变量转换量测的主动声呐跟踪方法。首先,设计线性结构角度滤波器,通过最小方差准则融合角度量测与状态预测,提供高精度... 针对主动声呐跟踪中多普勒量测与目标运动状态间非线性关系复杂、自由度不匹配的问题,本文提出一种基于角度滤波与4变量转换量测的主动声呐跟踪方法。首先,设计线性结构角度滤波器,通过最小方差准则融合角度量测与状态预测,提供高精度的角速度伪量测;其次,结合声呐原始量测(距离、方位角、径向速度)与角速度伪量测,构建4维增广量测向量,提出4变量多普勒转换量测方法,将极坐标系量测无偏转换至笛卡尔坐标系,解决自由度不足问题;最后,利用线性卡尔曼滤波实现状态更新,形成角度滤波与状态滤波的双重交互结构。仿真结果表明,相比现有算法,所提方法在目标慢速机动或转弯时具有更高的估计精度和一致性,有效降低了非线性近似误差,提升了多普勒信息利用率。所提方法为同时保证量测转换的无偏性和协方差的准确性提供了思路,具有较高的实际应用潜力。 展开更多

关键词 主动声呐跟踪 多普勒量测 角度滤波 量测转换 卡尔曼滤波 双重交互滤波结构 角速度伪量测 多普勒频移

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不完全量测下基于信息一致性的分布式容积卡尔曼滤波算法 被引量：5

3

作者 王宁 李银伢 +1 位作者 戚国庆 盛安冬 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2396-2408,共13页

针对不完全量测条件下分布式火控系统中的非线性目标跟踪问题,为提高跟踪系统的估计精度并保证各探测单元估计结果的一致性,提出一种基于信息一致性的分布式容积卡尔曼滤波(ICDCKF)算法。针对非线性系统,给出不完全量测下的改进容积卡... 针对不完全量测条件下分布式火控系统中的非线性目标跟踪问题,为提高跟踪系统的估计精度并保证各探测单元估计结果的一致性,提出一种基于信息一致性的分布式容积卡尔曼滤波(ICDCKF)算法。针对非线性系统,给出不完全量测下的改进容积卡尔曼滤波。考虑到各探测单元间局部估计信息的相关性,该算法首次将协方差交叉方法应用于非线性一致性滤波算法,提高互协方差未知情形下分布式融合的估计精度。特别地,为确保算法的可行性,给出不完全量测情形下,ICDCKF算法估计结果收敛的条件,并从理论上严格证明在该条件下ICDCKF算法可以保证估计方差的有界性。ICDCKF算法应用于一类光电跟踪网络,与现有CKFI算法、CKF_CI算法、KCF_Me算法对比分析表明:ICDCKF算法在保证各探测单元估计结果一致性的同时,大幅度提高了跟踪系统的估计精度。 展开更多

关键词 分布式估计 不完全量测 信息一致性 协方差交叉 容积卡尔曼滤波

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量测提升卡尔曼滤波 被引量：7

4

作者 胡振涛 胡玉梅 刘先省 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1149-1155,共7页

滤波器设计是系统辨识和状态估计的重要基础.卡尔曼滤波通过状态预测和量测更新的实现框架,在最小方差准则下实现对目标状态的最优估计,但在单传感器量测环境中其滤波精度易受量测噪声随机性的影响.本文提出一种基于量测提升策略的卡尔... 滤波器设计是系统辨识和状态估计的重要基础.卡尔曼滤波通过状态预测和量测更新的实现框架,在最小方差准则下实现对目标状态的最优估计,但在单传感器量测环境中其滤波精度易受量测噪声随机性的影响.本文提出一种基于量测提升策略的卡尔曼滤波算法实现框架,新方法依据当前时刻量测和量测噪声先验统计信息构建虚拟量测,并通过对虚拟量测采样以及融合提升系统量测信息可靠性,进而改善状态估计精度.同时,针对算法在工程应用中实时性、准确性以及鲁棒性等需求,设计了分布式加权融合和集中式一致性融合的两种实现结构.理论分析和仿真实验结果验证了算法的可行性和有效性. 展开更多

关键词 卡尔曼滤波 量测提升策略 分布式加权融合 集中式一致性融合

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基于转换量测重构的组网雷达融合方法

5

作者 盛琥 汪海兵 王杰 《现代雷达》 北大核心 2025年第2期52-57,共6页

多雷达组网探测是应对隐身和低空突防的有效措施。转换量测卡尔曼滤波(CMKF)由于实现简单、计算量小,广泛使用在组网雷达融合跟踪中。CMKF的转换量测是目标状态的伪线性表达,含有较强的非线性成分,特别是在大测角误差情况下,会引发融合... 多雷达组网探测是应对隐身和低空突防的有效措施。转换量测卡尔曼滤波(CMKF)由于实现简单、计算量小,广泛使用在组网雷达融合跟踪中。CMKF的转换量测是目标状态的伪线性表达,含有较强的非线性成分,特别是在大测角误差情况下,会引发融合精度下降问题。为了抑制非线性误差影响,通过对经典转换量测模型的误差影响做理论分析,指出方位误差的余弦是导致非线性误差的主要因素;基于此论断,引入方位预测,重构出了更为精准的转换量测模型,通过在滤波过程中自适应修正方位观测,有效地抑制了方位误差余弦的非线性影响。理论分析和仿真结果证明:改进CMKF应用于组网系统后,非线性误差明显减小,融合精度显著提高。 展开更多

关键词 雷达组网 目标跟踪 非线性滤波 转换量测卡尔曼滤波 方位观测重构

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基于二阶泰勒展开的量测转换滤波算法 被引量：1

6

作者 程婷 曹聪冲 何子述 《信号处理》 CSCD 北大核心 2024年第11期2018-2029,共12页

目标跟踪是雷达需要完成的重要任务之一。雷达在极坐标或球坐标系下获取的量测与目标在笛卡尔坐标系下的运动状态呈现的非线性关系,导致在目标跟踪过程中,算法无法直接根据量测信息线性地更新目标运动状态。针对此非线性问题,本文提出... 目标跟踪是雷达需要完成的重要任务之一。雷达在极坐标或球坐标系下获取的量测与目标在笛卡尔坐标系下的运动状态呈现的非线性关系,导致在目标跟踪过程中,算法无法直接根据量测信息线性地更新目标运动状态。针对此非线性问题,本文提出了基于二阶泰勒展开的量测转换滤波算法。文中首先通过泰勒级数展开来分析量测转换误差统计特性。然而,由于所采用的无偏量测转换及其转换误差统计特性的计算方法均涉及到目标的真实距离和角度信息,而这些信息无法获得,因此,考虑将量测信息代入;但此代入方法,会使得量测转换的误差统计特性与量测相关。考虑到当状态方程中的模型与目标运动模式相匹配,且量测噪声较大时,预测常常比量测更加准确。为此,本文进一步提出以预测信息为条件计算转换误差统计特性的量测转换方法,同时考虑二阶泰勒展开中一阶展开项的误差,以提高量测转换与误差协方差的一致性。所提方法通过二阶近似减小转换过程的截断误差,其本质是利用高阶线性模型拟合非线性模型,以提升算法的跟踪性能。将该方法与卡尔曼滤波结合,获得基于二阶泰勒展开的量测转换卡尔曼滤波算法,实现非机动目标的跟踪。此外,考虑目标的机动特性,将所提算法与改进的交互多模型滤波框架相结合,通过多个子模型滤波器估计结果的融合得到对机动目标最终的估计状态。仿真结果表明前者与已存在的滤波算法相比有更好的跟踪性能,其对目标状态的估计与估计误差协方差一致性更高,即可信度更高,且算法复杂度较低;后者亦可实现机动目标的有效跟踪,尤其在目标出现机动时,所提算法相较于其他对比方法的跟踪性能更优。 展开更多

关键词 非线性量测 泰勒展开 量测转换 卡尔曼滤波 交互多模型

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基于去相关无偏量测转换的机动目标跟踪 被引量：2

7

作者 李姝怡 程婷 《雷达科学与技术》 北大核心 2017年第3期260-265,共6页

针对雷达非线性量测信息下的机动目标跟踪问题,提出了一种基于去相关无偏量测转换的跟踪算法。该算法以交互多模型算法为基础,利用多个并行的滤波模型覆盖目标可能的运动模式,其中各个子滤波器均采用去相关无偏量测转换方法解决系统量... 针对雷达非线性量测信息下的机动目标跟踪问题,提出了一种基于去相关无偏量测转换的跟踪算法。该算法以交互多模型算法为基础,利用多个并行的滤波模型覆盖目标可能的运动模式,其中各个子滤波器均采用去相关无偏量测转换方法解决系统量测与目标运动状态之间的非线性问题。该量测转换方法同时也克服了量测转换固有的缺陷。蒙特卡罗仿真结果表明,相对于传统的量测处理算法,采用基于去相关无偏量测转换的跟踪算法能获得更高的目标跟踪精度。 展开更多

关键词 机动目标跟踪 量测转换 交互多模型 卡尔曼滤波

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极坐标系中带多普勒量测的雷达目标跟踪 被引量：12

8

作者 段战胜 韩崇昭 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第12期2860-2863,共4页

将仅仅考虑位置量测的二维去偏一致转换量测卡尔曼滤波算法进行推广,以解决包含多普勒量测且斜距误差和多普勒误差相关的雷达目标跟踪问题。首先用斜距和多普勒量测的乘积构造伪量测,以减小多普勒量测和目标运动状态之间的强非线性程度... 将仅仅考虑位置量测的二维去偏一致转换量测卡尔曼滤波算法进行推广,以解决包含多普勒量测且斜距误差和多普勒误差相关的雷达目标跟踪问题。首先用斜距和多普勒量测的乘积构造伪量测,以减小多普勒量测和目标运动状态之间的强非线性程度;然后用嵌套条件方法得到了转换量测误差前两阶矩的一致性估计;最后根据伪量测是目标运动状态二次函数的特性,用二阶EKF最优地实现了非线性跟踪滤波,其中为了进一步减小二阶EKF的近似误差,利用Cholesky分解实现了位置量测和伪量测的序贯处理。Monte-Carlo仿真结果表明采用新算法可以明显改善跟踪滤波器的性能。 展开更多

关键词 多普勒量测 雷达目标跟踪 去偏一致转换量测卡尔曼滤波 二阶扩展卡尔曼滤波 序贯处理

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球坐标系下多普勒雷达目标跟踪滤波器 被引量：2

9

作者 段战胜 韩崇昭 陶唐飞 《信号处理》 CSCD 北大核心 2005年第4期355-358,共4页

将仅仅考虑位置量测的三维去偏一致转换量测卡尔曼滤波算法进行推广,以解决包含多普勒量测且斜距和多普勒的量测误差相关的雷达目标跟踪问题。首先利用斜距和多普勒量测的乘积构造伪量测,以减小多普勒量测和目标运动状态之间的强非线性... 将仅仅考虑位置量测的三维去偏一致转换量测卡尔曼滤波算法进行推广,以解决包含多普勒量测且斜距和多普勒的量测误差相关的雷达目标跟踪问题。首先利用斜距和多普勒量测的乘积构造伪量测,以减小多普勒量测和目标运动状态之间的强非线性程度;然后利用嵌套条件方法得到了转换量测误差前两阶矩的一致性估计;最后根据转换量测是目标运动状态二次函数的特性,用二阶EKF最优地实现了非线性跟踪滤波。Monte-Carlo仿真结果表明采用新算法可以明显改善跟踪滤波器的性能。 展开更多

关键词 多普勒量测 雷达目标跟踪 去偏一致转换量测卡尔曼滤波 二阶扩展卡尔曼滤波 跟踪滤波器 雷达目标 多普勒 球坐标系 量测误差 卡尔曼滤波算法

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基于新型的递归BLUE滤波器的IMM算法

10

作者 王炜 杨露菁 宋胜峰 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期1516-1518,共3页

雷达跟踪机动目标时,目标运动常被建模在直角坐标系内,同时目标量测可在传感器坐标系下获得。量测转换技术已被广泛使用在这类问题中,它使得卡尔曼滤波器得以应用于跟踪任务中。但上述技术忽视了卡尔曼滤波器的前提假设条件。提出一种... 雷达跟踪机动目标时,目标运动常被建模在直角坐标系内,同时目标量测可在传感器坐标系下获得。量测转换技术已被广泛使用在这类问题中,它使得卡尔曼滤波器得以应用于跟踪任务中。但上述技术忽视了卡尔曼滤波器的前提假设条件。提出一种基于新型递归BLUE滤波器的交互作用多模型算法,能近乎最优地估计出直角坐标系下的目标运动状态,同时保持传感器坐标系内所固有的量测误差。通过仿真,将它与基于传统的量测转换方法的交互作用多模型算法进行比较,表明了该算法的有效性和优越性。 展开更多

关键词 机动目标跟踪 量测转换 最优线性滤波 卡尔曼滤波 交互多模型

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用于RAM目标跟踪数据滤波的模型参数自适应CMUKF算法 被引量：1

11

作者 刘新宇 舒立鹏 曹莹星 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2022年第5期35-41,共7页

C-RAM系统对RAM目标跟踪数据滤波算法有精度高、收敛快的要求。弹道系数未知造成模型不准确会导致传统滤波方法难以满足要求,针对不能准确辨识弹道系数的情况,提出了一种模型参数自适应的RAM目标跟踪数据滤波方法。该方法使用量测转换... C-RAM系统对RAM目标跟踪数据滤波算法有精度高、收敛快的要求。弹道系数未知造成模型不准确会导致传统滤波方法难以满足要求,针对不能准确辨识弹道系数的情况,提出了一种模型参数自适应的RAM目标跟踪数据滤波方法。该方法使用量测转换无迹卡尔曼滤波算法(CMUKF)对系统状态进行估计,在无迹卡尔曼滤波(UKF)的框架下使用最小二乘递推辨识算法(RLS)在线辨识弹道系数,形成了模型参数自适应,并对辨识出的弹道系数进行二次滤波,提高了弹道系数的辨识精度。将本文算法与传统C-RAM中的跟踪数据滤波算法比较,仿真结果表明该算法提高了估计精度,且具有良好的鲁棒性和较少的执行时间。 展开更多

关键词 量测转换 无迹卡尔曼滤波 最小二乘递推辨识 外弹道 C-RAM

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移动威胁情况下的无人机路径规划 被引量：16

12

作者 任佳 高晓光 张艳 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期641-647,共7页

针对路径规划中存在快速移动威胁,提出基于威胁状态预测的模型预测控制(MPC)算法,进行无人机动态路径规划.采用转换量测卡尔曼滤波算法预测移动威胁的状态,弥补MPC算法无法有效预测快速移动威胁的不足.根据移动威胁的预测状态,评估无人... 针对路径规划中存在快速移动威胁,提出基于威胁状态预测的模型预测控制(MPC)算法,进行无人机动态路径规划.采用转换量测卡尔曼滤波算法预测移动威胁的状态,弥补MPC算法无法有效预测快速移动威胁的不足.根据移动威胁的预测状态,评估无人机的威胁代价,与路径长度等约束共同构建目标函数,通过滚动优化目标函数,得到一系列在线控制量,完成路径规划.仿真结果表明该方法可以有效躲避移动威胁,进行实时路径规划. 展开更多

关键词 无人机 路径规划 模型预测控制 转换量测卡尔曼滤波

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网络信息支持下目标“虚拟跟踪”方法研究 被引量：2

13

作者 付昭旺 于雷 +1 位作者 刘霞 曲大鹏 《电光与控制》 北大核心 2013年第4期1-6,共6页

针对隐身战斗机作战的电磁隐蔽性需求,提出网络信息支持下的目标"虚拟跟踪"方法。基于虚拟量测转换建立"虚拟跟踪"的状态模型,针对网络信息精度和战斗机状态估计误差,基于量测无偏转换原理对状态模型进行修正。为... 针对隐身战斗机作战的电磁隐蔽性需求,提出网络信息支持下的目标"虚拟跟踪"方法。基于虚拟量测转换建立"虚拟跟踪"的状态模型,针对网络信息精度和战斗机状态估计误差,基于量测无偏转换原理对状态模型进行修正。为提高对机动目标"虚拟跟踪"的状态估计精度,设计基于"当前"统计模型的交互式多模型无迹卡尔曼滤波算法进行滤波处理。针对机动目标跟踪下不同误差影响对比进行的仿真表明,"虚拟跟踪"方法能快速获得稳定的目标状态估计,通过提高信息更新频率和战斗机的姿态估计精度,能获得较高精度水平的目标信息。 展开更多

关键词 网络信息 虚拟跟踪 交互式多模型 当前“统计”模型 量测转换 无迹卡尔曼滤波

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