基于信息幾何的多傳感器目標(biāo)跟蹤算法研究
發(fā)布時(shí)間:2021-02-20 19:30
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中的電子設(shè)備越來(lái)越多元化,傳感器的類型和數(shù)量不斷增加,這也使得以往使用單一傳感器獲取信息的方法不再能夠滿足作戰(zhàn)需求。多傳感器系統(tǒng)由于具有信息互補(bǔ)、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)受到了各方的青睞。傳感器管理問(wèn)題是多傳感器目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),像大腦一樣控制著整個(gè)系統(tǒng)針對(duì)不同的跟蹤任務(wù)做出不同動(dòng)作。本文主要對(duì)目標(biāo)跟蹤中的傳感器管理問(wèn)題展開(kāi)了研究,研究?jī)?nèi)容以及主要貢獻(xiàn)如下:首先,考慮到戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中機(jī)載傳感器平臺(tái)在對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤的同時(shí)需要隱蔽自身,提出了一種基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程結(jié)合被動(dòng)傳感器量測(cè)的輻射控制方法,該方法可以對(duì)跟蹤性能進(jìn)行預(yù)測(cè)。當(dāng)預(yù)測(cè)出的跟蹤性能無(wú)法滿足需求時(shí)打開(kāi)主動(dòng)傳感器,接著引入信息幾何方法中的Fisher信息矩陣對(duì)傳感器的跟蹤性能進(jìn)行衡量,選擇Fisher信息矩陣最大的傳感器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤,然后采用基于粒子濾波的融合算法將多傳感器的量測(cè)值進(jìn)行融合處理實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精確跟蹤。最終結(jié)果表明,在跟蹤誤差略微上升的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了機(jī)載平臺(tái)輻射量的大幅度下降。然后,針對(duì)一種更為通用的面向目標(biāo)跟蹤的傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理問(wèn)題,引入信息幾何方法對(duì)跟蹤精度進(jìn)行分析,基于目前對(duì)Rao...
【文章來(lái)源】:浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:65 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
致謝
摘要
Abstract
術(shù)語(yǔ)與縮略詞
1 緒論
1.1 引言
1.2 研究現(xiàn)狀
1.2.1 主動(dòng)傳感器輻射控制研究現(xiàn)狀
1.2.2 傳感器管理的研究現(xiàn)狀
1.2.3 信息幾何方法在目標(biāo)跟蹤中的研究現(xiàn)狀
1.3 論文研究?jī)?nèi)容
2 預(yù)備知識(shí)
2.1 目標(biāo)跟蹤基礎(chǔ)
2.1.1 卡爾曼濾波器
2.1.2 擴(kuò)展卡爾曼濾波器
2.1.3 粒子濾波器
2.1.4 克拉美勞下界
2.2 信息幾何基礎(chǔ)
2.2.1 統(tǒng)計(jì)流形
2.2.2 Fisher度量
2.2.3 Rao距離
3 基于Fisher信息矩陣的主動(dòng)傳感器管理
3.1 引言
3.2 跟蹤問(wèn)題建模
3.3 基于粒子濾波的多傳感器融合
3.4 基于Fisher信息矩陣的主動(dòng)傳感器管理
3.4.1 量測(cè)的后驗(yàn)克拉美勞界的粒子逼近
3.4.2 主動(dòng)傳感器的輻射控制算法
3.5 仿真結(jié)果與分析
3.6 本章小結(jié)
4 基于Rao距離的傳感器管理
4.1 引言
4.2 Rao距離的計(jì)算
4.2.1 均值固定的高斯子流形上的Rao距離
4.2.2 Rao距離的性質(zhì)
4.2.3 任意兩點(diǎn)間的Rao距離下界
4.3 基于Rao距離的傳感器管理算法
4.3.1 基于狀態(tài)空間中Rao距離的管理算法
4.3.2 基于量測(cè)空間中Rao距離的管理算法
4.4 仿真結(jié)果與分析
4.4.1 仿真場(chǎng)景設(shè)計(jì)
4.4.2 五種方案的對(duì)比
4.4.3 仿真參數(shù)的影響
4.5 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
5.1 本文工作總結(jié)
5.2 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的主要成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Sensor radiation interception risk control in target tracking[J]. Ce Pang,Gan-lin Shan,Wei-ning Ma,Gong-guo Xu. Defence Technology. 2020(03)
[2]多傳感器協(xié)同跟蹤與輻射控制的調(diào)度算法[J]. 喬成林,段修生,單甘霖. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(07)
[3]信息幾何理論與應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 黎湘,程永強(qiáng),王宏強(qiáng),秦玉亮. 中國(guó)科學(xué):信息科學(xué). 2013(06)
[4]給定輻射時(shí)間限制下的雷達(dá)輻射時(shí)機(jī)最優(yōu)規(guī)劃研究[J]. 吳巍,王國(guó)宏,李世忠. 兵工學(xué)報(bào). 2012(01)
[5]雷達(dá)間歇輔助下雷達(dá)紅外協(xié)同跟蹤技術(shù)[J]. 吳巍,王國(guó)宏,李世忠. 火力與指揮控制. 2012(01)
[6]機(jī)載雷達(dá)、紅外、電子支援措施協(xié)同跟蹤與管理[J]. 吳巍,王國(guó)宏,柳毅,李世忠. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2011(07)
[7]無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署及其覆蓋問(wèn)題研究[J]. 劉麗萍,王智,孫優(yōu)賢. 電子與信息學(xué)報(bào). 2006(09)
[8]UKF-based multi-sensor passive tracking with active assistance[J]. Li Anping, Jing Zhongliang & Hu Shiqiang Inst. of Aerospace Information and Control, School of Electronic, Information an d Electrical Engineering, Shanghai Jiaotong Univ., Shanghai 200030, P.R. China. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2006(02)
[9]基于有源輔助的被動(dòng)跟蹤系統(tǒng)[J]. 李安平,敬忠良,胡士強(qiáng). 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2005(12)
[10]異類多傳感器系統(tǒng)中基于跟蹤質(zhì)量的輻射控制研究[J]. 鐘曉軍,王國(guó)宏. 現(xiàn)代雷達(dá). 2004(02)
博士論文
[1]傳感器管理方法研究[D]. 劉先省.西北工業(yè)大學(xué) 2000
本文編號(hào):3043239
【文章來(lái)源】:浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:65 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
致謝
摘要
Abstract
術(shù)語(yǔ)與縮略詞
1 緒論
1.1 引言
1.2 研究現(xiàn)狀
1.2.1 主動(dòng)傳感器輻射控制研究現(xiàn)狀
1.2.2 傳感器管理的研究現(xiàn)狀
1.2.3 信息幾何方法在目標(biāo)跟蹤中的研究現(xiàn)狀
1.3 論文研究?jī)?nèi)容
2 預(yù)備知識(shí)
2.1 目標(biāo)跟蹤基礎(chǔ)
2.1.1 卡爾曼濾波器
2.1.2 擴(kuò)展卡爾曼濾波器
2.1.3 粒子濾波器
2.1.4 克拉美勞下界
2.2 信息幾何基礎(chǔ)
2.2.1 統(tǒng)計(jì)流形
2.2.2 Fisher度量
2.2.3 Rao距離
3 基于Fisher信息矩陣的主動(dòng)傳感器管理
3.1 引言
3.2 跟蹤問(wèn)題建模
3.3 基于粒子濾波的多傳感器融合
3.4 基于Fisher信息矩陣的主動(dòng)傳感器管理
3.4.1 量測(cè)的后驗(yàn)克拉美勞界的粒子逼近
3.4.2 主動(dòng)傳感器的輻射控制算法
3.5 仿真結(jié)果與分析
3.6 本章小結(jié)
4 基于Rao距離的傳感器管理
4.1 引言
4.2 Rao距離的計(jì)算
4.2.1 均值固定的高斯子流形上的Rao距離
4.2.2 Rao距離的性質(zhì)
4.2.3 任意兩點(diǎn)間的Rao距離下界
4.3 基于Rao距離的傳感器管理算法
4.3.1 基于狀態(tài)空間中Rao距離的管理算法
4.3.2 基于量測(cè)空間中Rao距離的管理算法
4.4 仿真結(jié)果與分析
4.4.1 仿真場(chǎng)景設(shè)計(jì)
4.4.2 五種方案的對(duì)比
4.4.3 仿真參數(shù)的影響
4.5 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
5.1 本文工作總結(jié)
5.2 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的主要成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Sensor radiation interception risk control in target tracking[J]. Ce Pang,Gan-lin Shan,Wei-ning Ma,Gong-guo Xu. Defence Technology. 2020(03)
[2]多傳感器協(xié)同跟蹤與輻射控制的調(diào)度算法[J]. 喬成林,段修生,單甘霖. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(07)
[3]信息幾何理論與應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 黎湘,程永強(qiáng),王宏強(qiáng),秦玉亮. 中國(guó)科學(xué):信息科學(xué). 2013(06)
[4]給定輻射時(shí)間限制下的雷達(dá)輻射時(shí)機(jī)最優(yōu)規(guī)劃研究[J]. 吳巍,王國(guó)宏,李世忠. 兵工學(xué)報(bào). 2012(01)
[5]雷達(dá)間歇輔助下雷達(dá)紅外協(xié)同跟蹤技術(shù)[J]. 吳巍,王國(guó)宏,李世忠. 火力與指揮控制. 2012(01)
[6]機(jī)載雷達(dá)、紅外、電子支援措施協(xié)同跟蹤與管理[J]. 吳巍,王國(guó)宏,柳毅,李世忠. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2011(07)
[7]無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署及其覆蓋問(wèn)題研究[J]. 劉麗萍,王智,孫優(yōu)賢. 電子與信息學(xué)報(bào). 2006(09)
[8]UKF-based multi-sensor passive tracking with active assistance[J]. Li Anping, Jing Zhongliang & Hu Shiqiang Inst. of Aerospace Information and Control, School of Electronic, Information an d Electrical Engineering, Shanghai Jiaotong Univ., Shanghai 200030, P.R. China. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2006(02)
[9]基于有源輔助的被動(dòng)跟蹤系統(tǒng)[J]. 李安平,敬忠良,胡士強(qiáng). 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2005(12)
[10]異類多傳感器系統(tǒng)中基于跟蹤質(zhì)量的輻射控制研究[J]. 鐘曉軍,王國(guó)宏. 現(xiàn)代雷達(dá). 2004(02)
博士論文
[1]傳感器管理方法研究[D]. 劉先省.西北工業(yè)大學(xué) 2000
本文編號(hào):3043239
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