【摘要】：隨著雷達、紅外等傳感器分辨率的不斷提高,擴展目標跟蹤受到了國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注。近年來,由于計算簡單且能夠跟蹤擴展目標,基于隨機矩陣的擴展目標聯(lián)合跟蹤與分類算法研究受到關(guān)注。本論文以貝葉斯濾波和隨機矩陣為理論基礎(chǔ),針對橢圓和非橢圓兩類擴展目標,研究機動擴展目標聯(lián)合跟蹤與分類方法,具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。論文主要研究內(nèi)容如下:1.研究了機動擴展目標跟蹤的基礎(chǔ)理論,包括目標運動模型、貝葉斯濾波理論、隨機矩陣算法和多模型算法等。以常規(guī)運動模型為基礎(chǔ),研究了機動擴展目標跟蹤的多模型算法;以貝葉斯濾波為理論框架,研究了基于隨機矩陣的目標擴展狀態(tài)估計和目標跟蹤算法;為了同時估計機動擴展目標的運動狀態(tài)和擴展狀態(tài),研究了基于隨機矩陣的機動橢圓擴展目標跟蹤算法。2.針對機動橢圓擴展目標,結(jié)合交互多模型,提出一種基于隨機矩陣的機動橢圓擴展目標聯(lián)合跟蹤與分類算法。該算法以貝葉斯濾波為理論框架,結(jié)合目標的大小、形狀、方向等先驗信息,利用隨機矩陣實時估計目標的狀態(tài),同時采用多模型算法處理橢圓擴展目標的機動情況。仿真實驗表明,所提算法可實時估計目標的運動狀態(tài)、擴展狀態(tài)和類狀態(tài)等信息,實現(xiàn)機動橢圓擴展目標的聯(lián)合跟蹤與分類。3.針對機動非橢圓擴展目標,結(jié)合交互多模型,提出一種基于隨機矩陣的機動非橢圓擴展目標聯(lián)合跟蹤與分類算法。該算法將非橢圓目標近似為多個相互獨立的子橢圓,每個子橢圓由隨機矩陣表示,其中與目標有相同方向的子橢圓作為主橢圓,并用結(jié)構(gòu)信息表示子橢圓與主橢圓之間的關(guān)系;采用已提出的基于隨機矩陣的機動橢圓擴展目標聯(lián)合跟蹤與分類算法估計主橢圓的狀態(tài);利用結(jié)構(gòu)信息估計各子橢圓的狀態(tài),實現(xiàn)機動非橢圓擴展目標的聯(lián)合跟蹤與分類。仿真實驗表明,所提算法可改善橢圓近似目標帶來的信息丟失問題,在有效跟蹤非橢圓擴展目標的同時,能實時估計目標的運動狀態(tài)、擴展狀態(tài)以及類狀態(tài)等信息。
[Abstract]:With the increasing resolution of radar, infrared sensors and other sensors, extended target tracking has been widely concerned by scholars at home and abroad. In recent years, due to the simple computation and the ability to track extended targets, the research of joint tracking and classification algorithm based on stochastic matrix has attracted much attention. Based on Bayesian filtering and stochastic matrix, this paper studies the joint tracking and classification method of maneuvering extended targets for elliptic and non-elliptic extended targets, which has important theoretical significance and application value. The main contents of this paper are as follows: 1: 1. The basic theories of maneuvering extended target tracking are studied, including target motion model, Bayesian filtering theory, stochastic matrix algorithm and multi-model algorithm. Based on the conventional motion model, the multi-model algorithm of maneuvering extended target tracking is studied, and the extended state estimation and target tracking algorithm based on random matrix are studied based on Bayesian filter. In order to simultaneously estimate the moving state and extended state of maneuvering extended target, a maneuvering elliptic extended target tracking algorithm based on random matrix is studied. For maneuvering elliptic extended targets, an algorithm for joint tracking and classification of maneuvering elliptic extended targets based on random matrix is proposed. The algorithm takes Bayesian filtering as the theoretical framework and combines the prior information such as the size, shape and direction of the target. The random matrix is used to estimate the state of the target in real time. At the same time, the multi-model algorithm is used to deal with the maneuver of the elliptical extended target. The simulation results show that the proposed algorithm can estimate the moving state, extended state and class state of the target in real time, and realize the joint tracking and classification of maneuvering elliptical extended targets. A joint tracking and classification algorithm of maneuvering non-elliptic extended targets based on random matrix is proposed for maneuvering non-elliptic extended targets. The algorithm approximates the non-elliptic object as several independent sub-ellipses, each subellipse being represented by a random matrix, in which the sub-ellipse with the same direction as the target is taken as the main ellipse, and the relation between the sub-ellipse and the principal ellipse is expressed by structural information. The proposed joint tracking and classification algorithm for maneuvering elliptic extended targets based on random matrix is used to estimate the state of the main ellipse, and the structure information is used to estimate the states of each sub-ellipse to realize the joint tracking and classification of maneuvering non-elliptical extended targets. Simulation results show that the proposed algorithm can improve the problem of information loss caused by elliptical approximate targets. The proposed algorithm can effectively track non-elliptical extended targets and estimate the moving state, extended state and class state of the target in real time.
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN713

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本文編號：2253686