基于卡爾曼濾波器的船用雷達運動目標跟蹤算法研究及性能分析.pdf

1、早期的船用雷達只是將目標信息顯示到屏幕上,如果用戶需要了解目標的運動狀態(tài),就必須通過人工進行標繪和計算來確定該目標的運動方向和速度等信息。隨著微處理器的廣泛應用,如今的船用雷達系統(tǒng)可以快速的完成對目標的濾波、跟蹤、預測等運算。跟蹤濾波模塊是船用雷達系統(tǒng)的一個重要組成部分。隨著現(xiàn)代目標機動性能越來越強,濾波器需要具有更高精度且更高穩(wěn)定性的濾波性能。本文的主要任務是設計一款既能實現(xiàn)實時高精度跟蹤,又能快速適應目標機動的自適應濾波器。

2、　　 本文首先介紹了卡爾曼濾波、α—β濾波和α-β-γ濾波等基本濾波算法的概念,并對其算法的特點和性質(zhì)進行了理論分析。然后,在基于擾動噪聲矢量和觀測噪聲矢量都是白噪聲隨機序列的統(tǒng)計特性前提下,設計基本的船用雷達卡爾曼濾波器,討論了噪聲協(xié)方差矩陣對濾波器性能的影響。由于擾動噪聲矢量和觀測噪聲矢量的特性參數(shù)都是未知的,并且目標的機動性具有隨機不可預測的特點,因此,為了防止濾波器發(fā)生發(fā)散,必須對原有的濾波器進行自適應設計?？柭赃m應濾波的

3、設計方法有很多,本文采用了一種對速度分量進行統(tǒng)計分析的方法來確定目標的擾動噪聲方差,通過對方位分量的統(tǒng)計來確定觀測噪聲方差。該方法有效地避免了判斷目標是否發(fā)生機動這一項的計算。同時,此方法計算簡單,更適合實時的跟蹤。最后通過仿真實驗來驗證該自適應濾波器的性能。
　　 α-β濾波器和α-β-γ,濾波器是分別適用于勻速運動和勻加速運動的濾波器。本文最后將這三種濾波器分別在不同運動狀態(tài)下進行仿真,并對其性能進行比較分析,討論卡爾曼濾波