預(yù)測濾波技術(shù)在光電目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用研究.pdf

1、本文研究高精度光電目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的非線性濾波.首先,根據(jù)噪聲的統(tǒng)計(jì)特性,建立了分別基于白噪聲和有色噪聲的直角坐標(biāo)下的光電跟蹤目標(biāo)狀態(tài)模型和分別基于極坐標(biāo)系和直角坐標(biāo)系的測量模型.針對(duì)推廣Kalman濾波算法精度低,易發(fā)散的缺點(diǎn),認(rèn)為線性化誤差是影響跟蹤精度的因素之一,為此,本文提出了實(shí)際測量噪聲協(xié)方差的在線估計(jì)算法,該算法簡單實(shí)用,計(jì)算量小.從而很好地解決了在實(shí)際應(yīng)用中,測量噪聲的時(shí)變協(xié)方差矩陣無法驗(yàn)前已知這一難題.同時(shí)在研究中發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的

2、距離與線性化誤差有關(guān),而目標(biāo)的角位置的非線性與線性化誤差關(guān)系較小.提出了改進(jìn)的推廣Kalman濾波算法:①采用混合坐標(biāo)系,在直角坐標(biāo)系用相對(duì)簡單的狀態(tài)方程描述目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特性,目標(biāo)軌跡外推,協(xié)方差矩陣的傳播,增益的計(jì)算均在直角坐標(biāo)下進(jìn)行,而目標(biāo)新息(殘差)計(jì)算在極坐標(biāo)下進(jìn)行;②增加了線性化誤差補(bǔ)償.將距離的非線性通過附加噪聲加以補(bǔ)償,距離測量誤差的方差每一步被重新估計(jì).該算法有效的減小了極坐標(biāo)測量值非線性的影響,跟蹤性能優(yōu)于推廣Kahan

3、濾波器.為減少改進(jìn)的推廣Kalman濾波器的計(jì)算量,提出了貫序?yàn)V波方法(SMEKF).采用貫序?yàn)V波算法,可以避免直接計(jì)算矩陣的逆,因此可以大大減少計(jì)算量.同時(shí)在研究中發(fā)現(xiàn)如果按照俯仰、方位、距離的順序進(jìn)行測量更新,可以提高估計(jì)精度.仿真研究表明,采用貫序?yàn)V波的改進(jìn)的推廣Kalman濾波算法不僅可以減小計(jì)算量,而且跟蹤精度也大大提高.提出了一種針對(duì)光電機(jī)動(dòng)目標(biāo)的修正機(jī)動(dòng)加速度方差自適應(yīng)算法.狀態(tài)模型為非零均值時(shí)間相關(guān)加速度模型,將加速度的