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基于多雷达的地面机动目标识别与跟踪技术研究

作　者: 胡晓芳
导　师: 于洋
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 多雷达地面机动目标滤波方法数据关联航迹融合
分类号: TN953
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 22次
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内容摘要

多雷达对地面机动目标的识别与跟踪技术广泛应用于军事领域和民用领域。国内外学者对此问题进行了深入地研究,取得了丰硕的成果。由于跟踪环境和目标的机动性都在不断变化,使单雷达的探测能力难以满足跟踪系统的要求。因此必须对多雷达进行组网,才能实现对监控目标的全方位跟踪。地面机动目标的运动方式具有很强的机动性和不确定性,这就对跟踪系统的性能提出了更高的要求。本文以多雷达识别跟踪地面机动目标为背景,对跟踪滤波技术、数据关联技术、数据融合技术进行了深入的研究。首先对多雷达识别与跟踪地面机动目标的滤波方法进行了研究。包括基本卡尔曼滤波方法、非线性最小二乘滤波有源假目标识别方法、自适应卡尔曼滤波方法以及对该方法的改进,仿真实验证明了改进方法是有效的,且提高了跟踪精度。其次对跟踪系统获取的目标信息与对应目标匹配的数据关联方法进行了研究。包括最近邻数据关联、概率数据关联、联合概率数据关联和基于聚类的数据关联,并对基于目标函数的模糊C-均值聚类数据关联方法进行了改进。仿真证明改进的C-均值聚类关联方法有更高的关联精度。最后对多雷达跟踪地面机动目标的数据融合方法进行了研究。对动态最优加权与最小二乘滤波相结合的同步航迹融合方法进行了分析和研究,仿真结果证明了该方法的有效性。对基于最优加权的多模型异步航迹融合(MMASTF)方法和基于状态误差协方差的迹最小准则的异步航迹融合(TMASTF)方法进行了分析研究,仿真结果证明MMASTF融合方法的融合效果优于TMASTF融合方法,该方法对多雷达跟踪地面机动目标问题有实际应用价值。本文对多雷达识别与跟踪地面机动目标的理论和方法进行了阐述,并对自适应滤波方法、数据关联方法以及数据融合方法进行了研究,取得了很好的效果。本文最后提出了课题可以在今后继续研究的方向。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-18
  1.1 课题研究背景  12-13
  1.2 机动目标跟踪的研究现状和未来的发展趋势  13-15
  1.3 机动目标跟踪数据融合技术发展现状  15
  1.4 本论文的主要研究内容  15-16
  1.5 本论文的组织结构及安排  16-18
第2章地面机动目标跟踪滤波技术研究  18-38
  2.1 引言  18
  2.2 机动目标识别与跟踪的基本卡尔曼滤波方法  18-20
  2.3 多机动目标中虚假目标的识别方法技术研究  20-26
    2.3.1 虚假目标的种类、产生的原因以及影响  20
    2.3.2 非线性最小二乘滤波有源假目标识别方法  20-25
    2.3.3 仿真实验分析  25-26
  2.4 机动目标的运动模型的建立  26-29
    2.4.1 匀速运动模型和匀加速运动模型  26-27
    2.4.2 机动目标转弯模型  27
    2.4.3 机动目标当前统计模型  27-28
    2.4.4 Noval统计模型  28
    2.4.5 时间相关Singer模型  28-29
  2.5 强机动目标跟踪的改进的自适应卡尔曼滤波方法  29-37
    2.5.1 判断机动性强弱的跟踪门限设立  29-31
    2.5.2 强机动目标跟踪的自适应卡尔曼滤波方法  31-33
    2.5.3 自适应卡尔曼滤波方法的改进之处  33
    2.5.4 仿真实验分析  33-37
  2.6 本章小结  37-38
第3章机动目标跟踪数据关联技术研究  38-61
  3.1 引言  38
  3.2 几种常见的数据关联方法  38-49
    3.2.1 最近邻方法  38-39
    3.2.2 概率数据关联  39-42
    3.2.3 联合概率数据关联  42-49
  3.3 基于聚类方法的多目标跟踪数据关联  49-57
    3.3.1 模糊C-均值聚类分析  49-52
    3.3.2 基于模糊C-均值聚类的多目标数据关联方法  52-54
    3.3.3 基于模糊C-均值聚类的改进的多目标数据关联方法  54-56
    3.3.4 雷达观测数据融合  56-57
  3.4 仿真实验分析  57-60
  3.5 本章小结  60-61
第4章多传感器数据融合技术研究  61-80
  4.1 引言  61
  4.2 数据融合系统的组成结构  61-64
    4.2.1 集中式融合结构  61-62
    4.2.2 分布式融合结构  62-63
    4.2.3 混合式融合结构  63-64
  4.3 动态最优加权与最小二乘滤波相结合的同步航迹融合方法  64-69
    4.3.1 动态最优加权  65-66
    4.3.2 动态最优权值因子的确定  66-67
    4.3.3 最小二乘滤波  67
    4.3.4 仿真实验分析  67-69
  4.4 多雷达跟踪机动目标的异步航迹融合方法  69-79
    4.4.1 问题描述  69-70
    4.4.2 基于最优加权的多模型异步航迹融合方法  70-74
    4.4.3 基于状态误差协方差的迹最小准则的异步航迹融合方法  74-77
    4.4.4 仿真实验分析  77-79
  4.5 本章小结  79-80
结论  80-82
参考文献  82-86
攻读硕士学位期间发表的论文  86-87
致谢  87

基于多雷达的地面机动目标识别与跟踪技术研究

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