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地面机动目标跟踪算法研究

作　者: 郭睿利
导　师: 彭冬亮
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 地面机动目标跟踪 变结构多模型 模型集切换 曲线模型 多机动目标跟踪
分类号: TN953
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


地面机动目标跟踪是指利用地面运动目标指示雷达GMTI获取的地面目标量测信息，以及道路、地形等先验信息对地面机动目标（如坦克、车辆等）的运动状态进行估计。地面机动目标跟踪在地面战场监视、战场态势估计等军事领域有广泛的应用，具有重要的研究意义。在总装备部武器装备预研基金项目的支持下，本文针对机动目标在道路交叉口的运动不确定性问题、旷野环境下的地面机动目标跟踪以及地面多机动目标跟踪问题展开了深入研究。主要研究工作和取得的成果如下：首先，针对机动目标在道路交叉口的运动不确定性问题，提出了基于模型集切换的变结构多模型算法。该算法确定一个可以覆盖目标所有可能运动模式的运动模型集合，根据目标当前可能的运动模式从模型集合中划分一个个模型子集，在运动过程中只需要选择适合的运动模型子集与目标的运动模式进行匹配。与固定多模型算法相比，该算法不需要在每一时间考虑所有的运动模型来匹配运动模式，不会使模型之间出现过度竞争。仿真分析表明，跟踪精度显著提高，计算量减小。其次，针对旷野环境下的地面单机动目标跟踪计算复杂问题，提出了基于曲线模型和迭代无味卡尔曼滤波算法的跟踪算法。通过目标在转弯过程中一些参数间的数学、物理关系，推导出了的曲线模型方程。采用迭代无味卡尔曼滤波算法进行滤波，更好地提高了跟踪精度。仿真分析表明，目标的跟踪性能得到了提高。最后，为了优化地面多机动目标跟踪性能和减小跟踪算法计算量，提出了一种改进的IMMJPDA算法。改进思想是指落入目标内的有效回波只与其关联概率有关。在计算关联概率时，不再需要进行拆分矩阵，大大减小了计算量。仿真分析表明，目标的跟踪性能得到了改善，计算量也大大减小。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT   6-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 研究背景及意义   10
  1.2 国内外研究现状及发展趋势   10-15
  1.3 关键问题   15-16
  1.4 本文的主要内容   16-18
第2章 地面机动目标跟踪理论基础  18-31
  2.1 引言   18-19
  2.2 地面机动目标动态模型   19-22
    2.2.1 CV 和 CA 模型   19-20
    2.2.2 Singer 模型   20-21
    2.2.3 协同转弯模型  21-22
    2.2.4 “当前”统计模型  22
  2.3 地面机动目标滤波算法   22-30
    2.3.1 卡尔曼滤波器  23-25
    2.3.2 扩展卡尔曼滤波  25-26
    2.3.3 无味卡尔曼滤波  26-28
    2.3.4 粒子滤波  28-30
  2.4 小结   30-31
第3章 基于变结构多模型的地面机动目标跟踪算法  31-45
  3.1 引言   31
  3.2 道路交叉口   31-33
  3.3 多模型算法   33-36
    3.3.1 多模型算法的基本原理  33-34
    3.3.2 交互式多模型算法  34-36
  3.4 一种基于模型集切换的 VSMM 算法  36-41
    3.4.1 VSMM 算法基本原理   37
    3.4.2 模型集合自适应方法  37-38
    3.4.3 模型集切换方法  38-39
    3.4.4 模型集切换 VSMM 算法步骤   39-41
  3.5 仿真分析   41-44
  3.6 小结   44-45
第4章 基于曲线模型的地面机动目标跟踪算法  45-56
  4.1 引言   45
  4.2 曲线模型方程   45-48
  4.3 基于曲线模型的 IUKF 算法  48-51
    4.3.1 转弯率估计方法  48-49
    4.3.2 切向加速度  49
    4.3.3 迭代无味卡尔曼滤波  49-51
  4.4 仿真分析   51-55
  4.5 小结   55-56
第5章 基于一种改进的地面多机动目标跟踪算法  56-71
  5.1 引言   56-57
  5.2 数据关联算法   57-61
    5.2.1 概率数据关联算法  57-59
    5.2.2 联合概率数据关联算法  59-61
  5.3 基于一种改进的 IMMJPDA 算法   61-65
    5.3.1 IMMJPDA 算法  61-63
    5.3.2 改进算法介绍  63-65
  5.4 仿真分析   65-70
  5.5 小结   70-71
第6章 总结和展望  71-73
  6.1 本文主要工作总结   71-72
  6.2 未来展望   72-73
致谢  73-74
参考文献  74-80
附录  80

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达跟踪系统
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