箱粒子濾波在擴(kuò)展目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用.pdf

1、目標(biāo)跟蹤技術(shù)因其在軍事和民用領(lǐng)域所展現(xiàn)出的巨大應(yīng)用潛力，以及在現(xiàn)代防空作戰(zhàn)和航空航天等領(lǐng)域的關(guān)鍵地位，而備受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注。隨著寬帶雷達(dá)的研制與進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，由于其較高的距離分辨率和較強(qiáng)的抗干擾性能使得寬帶雷達(dá)在電子戰(zhàn)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，其在“高距離分辨率”條件下所產(chǎn)生的擴(kuò)展目標(biāo)的跟蹤問(wèn)題也亟待解決。在擴(kuò)展目標(biāo)跟蹤中，每一時(shí)刻目標(biāo)的量測(cè)數(shù)目通常不止一個(gè)，因此在多擴(kuò)展目標(biāo)的跟蹤過(guò)程中，其復(fù)雜的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)結(jié)果往往導(dǎo)致擴(kuò)展目標(biāo)很難被跟

2、蹤并且其跟蹤算法具有較高的計(jì)算復(fù)雜度。如何在保證較好濾波性能的前提下，降低算法的計(jì)算復(fù)雜度，并解決劃分單元中無(wú)法剔除雜波量測(cè)而對(duì)目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)產(chǎn)生影響，以及目標(biāo)的量測(cè)必須服從一定分布的假設(shè)等問(wèn)題成為了一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的研究課題。
　　本文主要在區(qū)間分析的理論基礎(chǔ)上，圍繞箱粒子濾波在擴(kuò)展目標(biāo)跟蹤算法中的應(yīng)用展開(kāi)相關(guān)研究工作。
　　1．研究了箱粒子的基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)已有的研究成果了解了其應(yīng)用范圍和實(shí)現(xiàn)過(guò)程，其主要處理的是非精確量測(cè)問(wèn)題

3、，即最大誤差已知的量測(cè)，采用區(qū)間分析的方法，將其表示為區(qū)間數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過(guò)約束傳播的方法進(jìn)行濾波，箱粒子濾波是將粒子濾波與區(qū)間分析有機(jī)結(jié)合而提出的，采用區(qū)間數(shù)據(jù)來(lái)代替原有粒子濾波的精確數(shù)據(jù)，能以幾十個(gè)箱粒子達(dá)到近似于傳統(tǒng)幾千個(gè)粒子的濾波性能，具有運(yùn)行速度快，計(jì)算復(fù)雜度低等優(yōu)勢(shì)并且在量測(cè)存在一定模糊性的情況下有較好的表現(xiàn)。
　　2．研究了基于區(qū)間分析的多擴(kuò)展目標(biāo)的跟蹤算法。首次將箱粒子濾波所處理的最大誤差問(wèn)題應(yīng)用于擴(kuò)展目標(biāo)的擴(kuò)展范圍方

4、面，采用矩形箱的形式來(lái)表示擴(kuò)展目標(biāo)進(jìn)而對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，提出了以箱粒子為模型的基于區(qū)間分析的多擴(kuò)展目標(biāo)跟蹤算法。本算法在保證了良好的濾波性能的同時(shí)，降低了擴(kuò)展目標(biāo)跟蹤算法的計(jì)算復(fù)雜度，同時(shí)對(duì)目標(biāo)的量測(cè)分布也無(wú)限制要求；由于其采用的區(qū)間量測(cè)不需要區(qū)分劃分單元內(nèi)的真實(shí)量測(cè)與雜波量測(cè)，可很好的解決傳統(tǒng)擴(kuò)展目標(biāo)量測(cè)劃分中由于無(wú)法剔除目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的雜波量測(cè)而對(duì)濾波結(jié)果產(chǎn)生的影響，其似然函數(shù)的特殊性也保證了算法較好的抗雜波性能，對(duì)于不同大小的擴(kuò)展目標(biāo)也

5、可直接跟蹤。
　　3．研究了機(jī)動(dòng)擴(kuò)展目標(biāo)的跟蹤算法。本文在以區(qū)間分析來(lái)處理擴(kuò)展目標(biāo)跟蹤問(wèn)題的基礎(chǔ)上，結(jié)合交互多模型的提出了基于箱粒子的機(jī)動(dòng)擴(kuò)展目標(biāo)跟蹤算法，并由于新生粒子的加入有效地降低了模型概率估計(jì)偏差所帶來(lái)的影響，之后又引入隨機(jī)集理論，提出了解決多機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤的交互多模型箱粒子PHD濾波算法，并將交互多模型的箱粒子PHD濾波算法應(yīng)用于多個(gè)擴(kuò)展目標(biāo)的跟蹤上，此算法繼承了箱粒子在擴(kuò)展目標(biāo)跟蹤中所具有諸多優(yōu)勢(shì)，如所需粒子數(shù)少、運(yùn)行速