【摘要】：綜合利用來自多種傳感器輸出的目標和環(huán)境信息,及時、準確、有效的實施對海陸空天各路目標的狀態(tài)估計與信息融合(即數(shù)據(jù)處理),是戰(zhàn)場預(yù)警、精確打擊、空中交通管制、智能監(jiān)控等重要領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著感知環(huán)境與對象復(fù)雜多變、感知手段日益豐富、感知要求日益提高,使得目標跟蹤問題越來越呈現(xiàn)出復(fù)雜系統(tǒng)的不確定、非線性、多模態(tài)等復(fù)雜系統(tǒng)特性。本論文緊密圍繞目標跟蹤系統(tǒng)中的非線性估計、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、弱小目標檢測與跟蹤、多傳感器融合等關(guān)鍵技術(shù)進行研究,主要內(nèi)容與創(chuàng)新點如下:(1)針對固定采樣數(shù)目粒子濾波器效率低下以及KLD采樣方法門限選擇困難等的缺點,提出了一種平滑輔助的自適應(yīng)采樣粒子濾波方法。設(shè)計了一種基于粒子平滑器的在線度量指標,實時度量上一時刻的濾波結(jié)果,從而自適應(yīng)選擇下一時刻的采樣粒子數(shù)量。由于采用了粒子平滑和自適應(yīng)采用策略,使得算法具有較好的估計精度。仿真結(jié)果表明了算法的有效性。(2)針對雷達對某型靶機試驗的機動目標跟蹤問題,設(shè)計了一種交互式多模型不敏卡爾曼濾波器(IMM-UKF)。并與經(jīng)典的模型切換方法進行了比較分析,通過實際工程驗證,結(jié)果表明:雖然兩種方法都能夠?qū)C動目標進行連續(xù)跟蹤,但是基于決策邏輯的模型切換法在模型切換過程中跟蹤誤差超差嚴重,而多模型跟蹤方法在整個跟蹤過程中誤差穩(wěn)定。(3)針對傳統(tǒng)聯(lián)合概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法(JPDA)在密集雜波環(huán)境下確認矩陣構(gòu)造困難等不足,提出了一種基于粗糙集的概率數(shù)據(jù)互聯(lián)方法�；诖植诩碚搧硖幚砺湓诟欓T內(nèi)的回波量測,通過計算關(guān)聯(lián)近似質(zhì)量對目標量測進行分類,將跟蹤門交叉區(qū)域內(nèi)的量測區(qū)分對待,避免復(fù)雜的確認矩陣計算。通過某防空武器在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)能力試驗表明:與JPDA算法相比較,本文提出的粗糙集概率數(shù)據(jù)互聯(lián)在不損失估計精度的情況下,有效降低了計算量。(4)針對復(fù)雜環(huán)境下弱小目標檢測與跟蹤問題,提出了一種量測空間自適應(yīng)劃分的微弱多目標檢測前跟蹤方法。采用兩層劃分策略,先對量測空間進行粗劃分,通過量測似然比檢驗?zāi)繕丝赡艽嬖诘膮^(qū)域;再對目標存在區(qū)域進行細劃分,設(shè)計了一種帶有目標可見性和關(guān)聯(lián)性指示信息的Rao-blackwellised粒子濾波器進行目標的檢測和跟蹤,從而自適應(yīng)調(diào)整量測空間的劃分粒度。仿真結(jié)果表明:本文提出的方法能夠在較低的計算復(fù)雜度條件下有效提高目標檢測與跟蹤性能。(5)針對多傳感器目標識別可能存在沖突問題,提出了一種基于局部沖突分配策略的證據(jù)合成規(guī)則。綜合考慮了各傳感器對不同目標識別結(jié)果之間的沖突和不同傳感器對同一目標識別之間的沖突,進行沖突的局部分配和證據(jù)合成。通過多傳感器聯(lián)合識別算例,對該方法進行了驗證。結(jié)果表明:所提出的方法具有良好的一致性,同時在沖突證據(jù)合成時,能夠有效提高目標識別能力、降低決策風險。(6)針對低檢測概率、密集雜波復(fù)雜環(huán)境下的多目標跟蹤問題,提出了一種基于Rao-Blackwellized粒子濾波的聯(lián)合多傳感器多目標跟蹤方法。通過建立目標數(shù)目的馬爾科夫模型,多傳感器多目標關(guān)聯(lián)假設(shè)的貝葉斯全概率模型,采用Rao-Blackwellized粒子濾波進行統(tǒng)一聯(lián)合處理。仿真結(jié)果表明:所提出的方法能夠處理目標數(shù)目未知條件下的非線性、機動多目標檢測、關(guān)聯(lián)與跟蹤問題。(7)工程中通常先用雷達對遠距離目標進行探測和跟蹤,等目標到達紅外跟蹤范圍內(nèi)以后,跟蹤系統(tǒng)應(yīng)用雷達輸出的目標狀態(tài)對紅外跟蹤系統(tǒng)進行導(dǎo)引。然而,由于紅外只能輸出關(guān)于目標的測角信息,要完成跟蹤任務(wù)就必須要有其它輔助手段來獲取目標距離信息,因此本文對雷達/紅外聯(lián)合跟蹤方法進行了研究,設(shè)計了雷達/紅外聯(lián)合跟蹤器,通過仿真對融合系統(tǒng)的性能進行分析。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212;TN713

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本文編號：2416077