基于二阶差分滤波器的水下目标纯方位角跟踪 被引量：1

1

作者 王宏健 徐金龙 +1 位作者 么洪飞 张爱华 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期87-92,共6页

针对被动单声呐平台对水下目标的纯方位角跟踪问题,提出基于二阶差分滤波器的水下目标纯方位角跟踪方法。采用二阶Stirling插值公式对系统模型中的非线性项进行线性化,使系统误差协方差矩阵正定,保证了滤波算法的稳定性,避免了传统扩展... 针对被动单声呐平台对水下目标的纯方位角跟踪问题,提出基于二阶差分滤波器的水下目标纯方位角跟踪方法。采用二阶Stirling插值公式对系统模型中的非线性项进行线性化,使系统误差协方差矩阵正定,保证了滤波算法的稳定性,避免了传统扩展卡尔曼滤波算法由于需要计算Jacobian矩阵而导致计算复杂、难以应用的问题。建立了被动声呐平台测量模型和水下目标的运动学模型,并应用Monte Carlo方法完成仿真实验。仿真结果表明,基于二阶差分滤波器的水下目标纯方位角跟踪算法具有较快速准确的跟踪响应,通过RMSE概率统计方法进一步验证了这种方法具有较高的估计精度。 展开更多

关键词 水下目标 纯方位角跟踪 二阶差分滤波器 扩展卡尔曼滤波器 MONTE Carlo仿真

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基于纯方位角测量的水下目标跟踪 被引量：7

2

作者 张安民 杨世兴 李志舜 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期40-43,共4页

在笛卡尔卡尔曼滤波器的基础上，提出了改进极坐标扩展卡尔曼滤波器，并且研究了应用于纯方位角测量的目标跟踪算法，对提出的算法进行了相应的仿真实验。仿真结果表明，改进极坐标扩展卡尔曼滤波器非常适合于目标的跟踪研究，具有很高... 在笛卡尔卡尔曼滤波器的基础上，提出了改进极坐标扩展卡尔曼滤波器，并且研究了应用于纯方位角测量的目标跟踪算法，对提出的算法进行了相应的仿真实验。仿真结果表明，改进极坐标扩展卡尔曼滤波器非常适合于目标的跟踪研究，具有很高的工程应用价值。 展开更多

关键词 扩展卡尔曼滤波器 目标跟踪 纯方位角测量 水下目标 声纳

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基于不确定区域的水下纯方位目标跟踪方案 被引量：1

3

作者 李海鹏 聂朝阳 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期109-117,共9页

围绕水下被动目标跟踪问题,目前的研究通常以最优估计点迹表征被测目标跟踪状态,而点估计无法表达示向性的位置误差信息,导致无法较好地为实际战场提供决策支持。针对上述问题,该文提出一种基于不确定区域(AOU)的水下纯方位目标跟踪方... 围绕水下被动目标跟踪问题,目前的研究通常以最优估计点迹表征被测目标跟踪状态,而点估计无法表达示向性的位置误差信息,导致无法较好地为实际战场提供决策支持。针对上述问题,该文提出一种基于不确定区域(AOU)的水下纯方位目标跟踪方案。首先,提出一种基于变权解析的定位算法以获得精确的目标位置信息,将目标位置作为AOU构建算法的先验知识。然后,分别通过有无滤波不确定区域构造算法,输出目标位置不确定区域。通过对不同仿真态势下AOU的评估指标进行统计分析,结果表明利用该目标跟踪方案均能对目标实现可靠精确的位置估计,说明该文提出的基于不确定区域的目标跟踪方案能够有效完成目标跟踪任务。该方案优势在于,目标估计结果包含示向性位置误差和区间估计的置信度,为后续决策提供清晰的容错与判断区域,具有更好的参考价值及实用价值。 展开更多

关键词 不确定区域 水下目标跟踪 纯方位定位 误差评估

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纯方位角目标跟踪及移动平台可观性控制方法 被引量：2

4

作者 伍明 李广宇 +1 位作者 魏振华 汪洪桥 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期919-930,共12页

为了解决未知环境下的单目视觉移动机器人目标跟踪问题,提出了一种将目标状态估计与机器人可观性控制相结合的机器人同时定位、地图构建与目标跟踪方法。在状态估计方面,以机器人单目视觉同时定位与地图构建为基础,设计了扩展式卡尔曼... 为了解决未知环境下的单目视觉移动机器人目标跟踪问题,提出了一种将目标状态估计与机器人可观性控制相结合的机器人同时定位、地图构建与目标跟踪方法。在状态估计方面,以机器人单目视觉同时定位与地图构建为基础,设计了扩展式卡尔曼滤波框架下的目标跟踪算法;在机器人可观性控制方面,设计了基于目标协方差阵更新最大化的优化控制方法。该方法能够实现机器人在单目视觉条件下对自身状态、环境状态、目标状态的同步估计以及目标跟随。仿真和原型样机实验验证了目标状态估计和机器人控制之间的耦合关系,证明了方法的准确性和有效性,结果表明:机器人将产生螺旋状机动运动轨迹,同时,目标跟踪和机器人定位精度与机器人机动能力成正比例关系。 展开更多

关键词 目标跟踪 纯方位角观测 机器人同时定位与地图构建 机器人导航控制 单目视觉导航 可观性控制 自主移动平台 单目视觉

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L2正则化粒子滤波在水下无人平台纯方位角跟踪的应用 被引量：3

5

作者 田德艳 张小川 +2 位作者 邹司宸 马士全 吕勇 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第23期111-116,共6页

针对水下无人平台搭载单矢量水听器目标跟踪鲁棒性差的问题,提出一种基于L2范数正则化粒子滤波的单站纯方位角度水下目标跟踪算法。该方法引入测量量与预测量误差的规则范数,得到粒子的似然函数,从而平衡测量值与预测值,提高目标跟踪鲁... 针对水下无人平台搭载单矢量水听器目标跟踪鲁棒性差的问题,提出一种基于L2范数正则化粒子滤波的单站纯方位角度水下目标跟踪算法。该方法引入测量量与预测量误差的规则范数,得到粒子的似然函数,从而平衡测量值与预测值,提高目标跟踪鲁棒性。仿真结果表明,相较于粒子滤波(PF)算法,基于L2范数正则化(L2-RPF)优于基于L1范数正则化(L1-RPF),其目标方位跟踪精度更高,且经过多次Monte Carlo实验得到的L2-RPF目标方位跟踪平均误差和均方根误差均较小。利用水下滑翔机平台搭载单矢量水听器(水下声学滑翔机)在中国南海海域进行探测跟踪的试验数据,对算法性能进行了验证,采用L2-RPF处理得到的目标方位跟踪精度相较于其他算法较高,一定程度上修正了测量野值带来的跟踪误差。 展开更多

关键词 范数正则化 粒子滤波 单矢量水听器 纯方位角跟踪 目标跟踪

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传感器测量衰减下的水下目标纯方位跟踪算法 被引量：2

6

作者 田政 姜林君 +1 位作者 程显超 韩旭 《海洋测绘》 CSCD 2020年第5期53-57,共5页

为解决多传感器水下目标纯方位跟踪中的传感器测量衰减问题,建立水下目标静态多传感器纯方位跟踪模型,将传感器测量衰减建模为统计特性已知的随机变量,基于融合中心接收到的各水声传感器的原始测量值,设计了一种集中式状态估计器结构,... 为解决多传感器水下目标纯方位跟踪中的传感器测量衰减问题,建立水下目标静态多传感器纯方位跟踪模型,将传感器测量衰减建模为统计特性已知的随机变量,基于融合中心接收到的各水声传感器的原始测量值,设计了一种集中式状态估计器结构,利用最小方差方法推导出最优的集中式目标状态估计增益。通过算例仿真可以得出,所提出的算法能够在水声传感器不做机动的前提下跟踪目标,弥补了单个水声传感器观测性不足的缺点,对比传统的集中式Kalman估计器,具有更高的精度,能够有效解决传感器测量衰减问题。 展开更多

关键词 水下目标跟踪 测量衰减 纯方位 水声传感器 集中式融合估计

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机动目标纯方位角跟踪交互式滤波器的比较

7

作者 夏小虎 王俊 +1 位作者 刘明 蒙争争 《控制工程》 CSCD 北大核心 2019年第1期68-72,共5页

交互式多模型算法分别与基于采样型原理的容积卡尔曼滤波和传统线性扩展卡尔曼滤波两种算法相结合,形成了交互式多模型容积卡尔曼滤波器和交互式多模型扩展卡尔曼滤波器。数值仿真和实验结果表明交互式多模型容积卡尔曼滤波器在机动目... 交互式多模型算法分别与基于采样型原理的容积卡尔曼滤波和传统线性扩展卡尔曼滤波两种算法相结合,形成了交互式多模型容积卡尔曼滤波器和交互式多模型扩展卡尔曼滤波器。数值仿真和实验结果表明交互式多模型容积卡尔曼滤波器在机动目标纯方位角跟踪估计中性能优于交互式多模型扩展卡尔曼滤波,降低了估计误差和方差;计算量增加合理。对机动目标纯方位角跟踪估计和交互式多模型滤波器应用均有借鉴意义。 展开更多

关键词 交互式多模型 容积卡尔曼滤波 目标跟踪 纯方位角跟踪

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水下弱目标跟踪的深度学习方法研究 被引量：3

8

作者 杨家铭 潘悦 +2 位作者 王强 曹怀刚 高荪培 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期385-394,共10页

针对水下弱目标跟踪受干扰和噪声影响容易出现量测丢失或偏差,导致传统Kalman滤波方法跟踪误差显著增加甚至出现发散的问题,为此提出一种基于神经网络的目标跟踪方法,利用深度神经网络解决不同运动模式下目标方位跟踪的问题。水下目标... 针对水下弱目标跟踪受干扰和噪声影响容易出现量测丢失或偏差,导致传统Kalman滤波方法跟踪误差显著增加甚至出现发散的问题,为此提出一种基于神经网络的目标跟踪方法,利用深度神经网络解决不同运动模式下目标方位跟踪的问题。水下目标跟踪的神经网路模型可通过运动模型生成大量量测数据进行充分训练,有效解决水声目标数据少、标记样本不足的问题;在量测不连续条件下,提出一种新的损失函数用于增强目标跟踪模型的稳健性;对未学习的仿真数据及实测海试数据进行测试。研究结果表明:构建的卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)模型适用于3种不同运动模式下的目标,能在平台静止和运动两种情况下稳定跟踪目标;CNN模型较传统Kalman滤波方法跟踪误差分别降低了7.75°和1.41°,验证了该模型的稳健性和可推广性。 展开更多

关键词 水下目标跟踪 深度学习 弱目标跟踪 纯方位跟踪

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时差方位被动定位法在水下目标跟踪中的应用

9

作者 石章松 张洪向 王树宗 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2004年第1期57-59,共3页

在水下目标跟踪中 ,无源被动定位技术是常用的技术。在对利用方位和声波脉冲到达时间差的被动测量来进行目标的定位和跟踪后 ,对系统进行了描述和分析 ,利用递推最小二乘 (RL S)估计算法估计出目标的运动偏量 ,然后结合线性卡尔曼滤波 (... 在水下目标跟踪中 ,无源被动定位技术是常用的技术。在对利用方位和声波脉冲到达时间差的被动测量来进行目标的定位和跟踪后 ,对系统进行了描述和分析 ,利用递推最小二乘 (RL S)估计算法估计出目标的运动偏量 ,然后结合线性卡尔曼滤波 (KF)算法给出目标的运动状态。仿真结果表明 ,利用方位和时差对水下目标进行定位跟踪 ,可以要求观测站是静止的 ,不必机动 ,并且具有快速收敛、精度较高、稳定等特点。 展开更多

关键词 时差方位被动定位法 水下目标跟踪 无源被动定位技术 纯方位目标跟踪 BOT

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水下机动目标跟踪技术研究 被引量：9

10

作者 张林琳 杨日杰 杨春英 《声学技术》 CSCD 2011年第1期68-73,共6页

水下目标跟踪是海洋国土监视、反潜战等环境下的关键技术。以往的跟踪滤波算法主要基于卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波等算法,这些方法实现比较复杂,滤波精度不高。最近出现了不敏卡尔曼滤波、粒子滤波、转换瑞利滤波、双多基地跟踪算法等... 水下目标跟踪是海洋国土监视、反潜战等环境下的关键技术。以往的跟踪滤波算法主要基于卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波等算法,这些方法实现比较复杂,滤波精度不高。最近出现了不敏卡尔曼滤波、粒子滤波、转换瑞利滤波、双多基地跟踪算法等,需要研究这些算法在水下目标跟踪中的性能。总结对比了国内外学者在此领域的研究成果,得出了这些滤波算法在水下目标跟踪中的优缺点。重点论述了纯角度跟踪和非线性滤波算法的发展、在水下目标跟踪中的应用以及多基地声纳跟踪水下目标技术的发展,回顾了机动目标跟踪和多目标数据互联算法。研究表明,非卡尔曼滤波算法能够更高精度地跟踪水下目标,双多基地声纳是今后发展的重点。为今后的研究提供参考。 展开更多

关键词 水下目标跟踪 纯角度跟踪 多基地声纳 数据互联

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一种基于水下无人航行器的多目标被动跟踪算法 被引量：7

11

作者 王宇杰 李宇 +1 位作者 鞠东豪 黄海宁 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期2013-2020,共8页

被动声呐信号处理中,致力于实现连续且稳定的目标方位跟踪。在复杂的水下环境中,由于干扰和噪声的存在,以及阵列孔径的限制,方位检测结果中不可避免地存在很多轨迹中断、野值、干扰与目标间的方位交叉。该文提出了一种基于水下无人航行... 被动声呐信号处理中,致力于实现连续且稳定的目标方位跟踪。在复杂的水下环境中,由于干扰和噪声的存在,以及阵列孔径的限制,方位检测结果中不可避免地存在很多轨迹中断、野值、干扰与目标间的方位交叉。该文提出了一种基于水下无人航行器的多目标被动跟踪算法,使用基于航行器运动信息的粒子采样预测方法进行轨迹中断预测补齐,使用基于航行器运动信息的观测门限设置方法自适应设置跟踪门限,使用块关联跟踪方法进行轨迹中断关联和方位交叉关联。仿真和实验结果表明,该算法能够实现正确的多目标跟踪。 展开更多

关键词 被动声呐 水下多目标跟踪 纯方位跟踪 水下无人航行器 纯方位目标运动分析 数据关联 粒子采样

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采用粒子滤波和模糊聚类法的非线性多目标跟踪 被引量：6

12

作者 张俊根 姬红兵 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期636-641,共6页

提出一种新的非线性多目标跟踪方法,用模糊聚类算法实现数据关联,采用粒子滤波实现对各目标的独立跟踪.首先利用最大熵模糊聚类对目标和观测数据进行关联,采用模糊隶属度重建多目标滤波中的联合关联概率矩阵.然后利用粒子滤波适于处理... 提出一种新的非线性多目标跟踪方法,用模糊聚类算法实现数据关联,采用粒子滤波实现对各目标的独立跟踪.首先利用最大熵模糊聚类对目标和观测数据进行关联,采用模糊隶属度重建多目标滤波中的联合关联概率矩阵.然后利用粒子滤波适于处理非线性问题的特点,通过联合关联信息,采用粒子滤波独立对各目标进行滤波,实现对目标状态的更新.最后,将该算法应用于多传感器多目标纯方位角跟踪.仿真结果表明,相比于联合概率数据关联算法及MEF-JPDAF,新算法具有更高的跟踪精度. 展开更多

关键词 非线性多目标跟踪 数据关联 最大熵模糊聚类 独立粒子滤波 纯方位角跟踪

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基于扩展卡尔曼滤波的声传感器跟踪算法 被引量：4

13

作者 彭肃家 薛安克 +1 位作者 彭冬亮 郭云飞 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2006年第35期194-197,共4页

针对声传感器单站单目标跟踪,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的跟踪算法,将声波传输时延的影响转换到运动模型的可变周期上,通过参数在线估计的方法,估计该可变周期,进而解决了有信号时延的跟踪问题。通过把先验已知的速率当作观测... 针对声传感器单站单目标跟踪,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的跟踪算法,将声波传输时延的影响转换到运动模型的可变周期上,通过参数在线估计的方法,估计该可变周期,进而解决了有信号时延的跟踪问题。通过把先验已知的速率当作观测值,解决了纯方位角跟踪时系统不完全可测的问题。仿真验证了算法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 扩展卡尔曼滤波 目标跟踪 信号时延 纯方位角

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非平稳非高斯测量噪声条件下改进差分粒子滤波算法研究 被引量：4

14

作者 王宏健 徐金龙 +1 位作者 李娟 张爱华 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1032-1039,共8页

针对非平稳非高斯测量噪声(NSNGN)条件下差分粒子滤波(DDPF)算法状态估计精度低、易发散的问题,提出了一种改进DDPF(IDDPF)算法.IDDPF算法采用高斯混合密度函数近似估计测量噪声,替代传统算法中测量噪声的高斯密度函数近似估计,采用似... 针对非平稳非高斯测量噪声(NSNGN)条件下差分粒子滤波(DDPF)算法状态估计精度低、易发散的问题,提出了一种改进DDPF(IDDPF)算法.IDDPF算法采用高斯混合密度函数近似估计测量噪声,替代传统算法中测量噪声的高斯密度函数近似估计,采用似然函数的对数最大化法求解高斯混合密度函数模型参数,并将该模型应用于粒子权值计算,避免了高斯密度函数近似估计噪声模型所易于导致的粒子退化问题;通过建立水下目标纯方位角跟踪系统模型,将IDDPF算法应用于闪烁测量噪声条件下水下目标纯方位角跟踪问题的求解。50次Monte Carlo对比仿真实验结果表明:在NSNGN条件下IDDPF算法具有跟踪响应快、估计精度高、鲁棒性较好等优点。 展开更多

关键词 控制科学与技术 非平稳非高斯噪声 差分粒子滤波 高斯混合密度函数 水下目标纯方位角跟踪

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基于支持向量回归机的自适应差分滤波算法研究 被引量：2

15

作者 王宏健 徐金龙 +2 位作者 刘向波 李娟 张爱华 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期929-935,共7页

针对差分滤波(DDF)算法存在因噪声统计特性与实际不符而导致的滤波精度降低甚至发散的问题,提出了一种基于支持向量回归机的自适应差分滤波(SVRADDF)算法.将测量值的新息协方差与理论协方差之间的差值作为支持向量回归机的输入、输出调... 针对差分滤波(DDF)算法存在因噪声统计特性与实际不符而导致的滤波精度降低甚至发散的问题,提出了一种基于支持向量回归机的自适应差分滤波(SVRADDF)算法.将测量值的新息协方差与理论协方差之间的差值作为支持向量回归机的输入、输出调节噪声统计特征的自适应因子,实时修正DDF噪声协方差,根据实际噪声变化调整噪声协方差矩阵,从而提高滤波精度.针对水下目标纯方位角跟踪系统的蒙特卡洛仿真实验表明,在相同初始噪声特性条件下,所提出的SVRADDF算法具有较好的估计效果和鲁棒性,估计精度、稳定性及收敛时间等性能明显优于单纯DDF算法. 展开更多

关键词 差分滤波器 自适应因子 支持向量回归机 蒙特卡洛仿真 水下目标纯方位角跟踪

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