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《中北大学》 2009年
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粒子滤波在目标跟踪中的应用研究

王婷婷  
【摘要】: 目标跟踪是研究对目标运动不能准确描述的目标运动估计的问题,它在军用和民用领域中都有着广泛的应用。本文首先概述了目标跟踪模型的建立,给出了几种常见的机动目标运动模型及量测模型坐标转换的方法。讨论了目标跟踪领域中的几种主要滤波方法:卡尔曼(Kalman)滤波、扩展卡尔曼滤波、Unscented卡尔曼滤波。接着针对非线性非高斯系统的状态滤波问题阐述了粒子滤波的原理。 粒子滤波是上世纪90年代发展起来的一种基于蒙特卡罗方法和递推贝叶斯估计的新滤波方法,在处理非线性、非高斯系统的参数估计和状态滤波方面具有独到的优势。但是其复杂的算法结构、庞大的计算量和缓慢的运算速度限制了其在实时系统中的应用。本文讨论了粒子滤波算法存在的主要问题和改进的技术,并给出了一些粒子滤波算法的伪代码。对几种常见的粒子滤波器(SIR、ASIR)进行了比较,分析了各算法的优缺点。 最后,通过仿真,把粒子滤波与扩展卡尔曼滤波和Unscented卡尔曼滤波相比较,发现基于扩展卡尔曼滤波的跟踪方法对于线性或者弱机动性的目标有很精确的跟踪性能,但是在强非线性或者高度机动性的目标的情况下的跟踪性能会下降。而粒子滤波在强非线性或者高度机动性的目标的情况下的跟踪性能确实优于扩展卡尔曼滤波和Unscented卡尔曼滤波。
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP274

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 钟兴质;基于传感器网络的目标跟踪算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 张立新;数字式压电陀螺设计及信号处理[D];中北大学;2012年
3 常风华;基于粒子滤波的视频多运动目标跟踪研究[D];杭州电子科技大学;2012年
4 刘颖;基于EKF-PF的序列图像中活跃细胞追踪算法的研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
5 董晶;车载GPS/DR组合导航系统粒子滤波算法的改进及应用研究[D];东北大学;2010年
6 陈卓;基于粒子滤波器的视频目标跟踪[D];华中科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 夏克寒;许化龙;张朴睿;;粒子滤波的关键技术及应用[J];电光与控制;2005年06期
2 杨春玲,倪晋麟,刘国岁,郑全战;转换坐标卡尔曼滤波器的雷达目标跟踪[J];电子学报;1999年03期
3 何友,彭应宁;多级式多传感器信息融合中的状态估计[J];电子学报;1999年08期
4 刘永祥,黎湘,庄钊文;基于Choquet模糊积分的决策层信息融合目标识别[J];电子与信息学报;2003年05期
5 杨国胜,窦丽华,陈杰,侯朝桢;多传感器多目标定位与跟踪技术研究[J];火力与指挥控制;2002年01期
6 胡士强,敬忠良;粒子滤波算法综述[J];控制与决策;2005年04期
7 刘春生,胡寿松;一类基于状态估计的非线性系统的智能故障诊断[J];控制与决策;2005年05期
8 叶斌,李瑞棠,李红艳;雷达网目标速度向量测量及其在跟踪中的应用[J];西安电子科技大学学报;1999年02期
9 吴玲,卢发兴,刘忠;UKF算法及其在目标被动跟踪中的应用[J];系统工程与电子技术;2005年01期
10 段战胜,韩崇昭,陶唐飞;球坐标系下多普勒雷达目标跟踪滤波器[J];信号处理;2005年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张进;王万平;吴钦章;;基于光电跟踪系统的联合Kalman滤波器算法研究[J];半导体光电;2008年04期
2 姚红萍,张诚光;火控光电仪伺服系统的研制[J];兵工自动化;2002年02期
3 王飞;万少松;袁华;;红外/毫米波雷达双模导引末状态的目标跟踪算法[J];兵工自动化;2006年10期
4 陈海;胡建旺;;证据理论的研究[J];兵工自动化;2007年11期
5 杨汇源;;雷达组网多目标跟踪系统的设计与实现[J];兵工自动化;2008年01期
6 李茂;岳曾敬;;自适应交互式多模型目标跟踪算法[J];兵工自动化;2009年05期
7 赵志成;;基于自适应卡尔曼滤波的环境函数模型修正[J];兵工自动化;2010年05期
8 李居伟;孙明太;徐以成;;一种改进的声纳浮标定位算法和TMA问题[J];兵工自动化;2011年10期
9 罗凯,马远良;一种垂直命中导引律制导参量的获取方法[J];兵工学报;1998年03期
10 邵锡军,杨成梧;具有约束方差的不确定性Delta算子系统的鲁棒滤波器设计[J];兵工学报;2001年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曾宪伟;方洋旺;伍友利;王洪强;刘加丛;;一种新的最优制导律[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 陈晨;陈杰;张娟;;网络化控制系统及其在火控系统中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 黄慧敏;文成林;徐晓滨;;机载ISAR距离跟踪建模及其非线性滤波研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 杜奕;迟毅林;伍星;;信息融合在设备监测和故障诊断中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 李国;张心珂;杨国庆;高庆吉;;一种自适应的运动目标实时跟踪算法[A];2006年首届ICT大会信息、知识、智能及其转换理论第一次高峰论坛会议论文集[C];2006年
6 陶伟刚;冯新喜;;一种新的目标跟踪自适应滤波算法[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
7 张文涛;刘镰斧;李在铭;;图像多目标运动状态检测与智能跟踪[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
8 李延飞;李明;吴顺君;;扇扫TWS雷达多目标跟踪中特殊问题的研究[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
9 董文娟;王宏义;王卫华;陈曾平;;低空弱小红外目标自动检测跟踪实时信息处理机设计与实现[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
10 郑援;胡成军;;基于数据融合的鱼雷目标识别[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 乔梁;信源定位的可观测性及跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 孟凡彬;基于随机集理论的多目标跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 杨萌;非线性滤波及在惯导系统传递对准中应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 蒋鼎国;无线传感器网络农业信息监控系统设计与数据融合研究[D];江南大学;2010年
7 高延增;超小型水下机器人关键性能提升技术研究[D];华南理工大学;2010年
8 刘美;WSN多目标跟踪节点任务分配及跟踪算法研究[D];华南理工大学;2010年
9 罗石;线控转向系统主动安全预测控制策略的研究[D];江苏大学;2010年
10 宫轶松;粒子滤波算法研究及其在GPS/DR组合导航中的应用[D];解放军信息工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谌业滨;无线传感器网络自身健康状态融合机制研究[D];南昌航空大学;2010年
2 焉杰;多传感器时滞系统信息融合及其仿真[D];山东科技大学;2010年
3 李光;基于均值偏移的视频目标跟踪、检测算法研究及系统实现[D];浙江理工大学;2010年
4 张西雅;基于信息融合的汽车防追尾避撞目标识别研究[D];郑州大学;2010年
5 姜明;VTS数据交换与数据融合的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李东起;基于VxWorks的水下目标探测跟踪研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 魏纪锋;基于Jerk模型的高机动目标跟踪算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 孔庆珊;光电跟踪系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 郑岩;基于方位角及其变化率的无源定位算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 刘运杰;基于粒子滤波器的目标跟踪算法研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 史新宏,蔡伯根,穆建成;智能交通系统的发展[J];北方交通大学学报;2002年01期
2 李杰;张文栋;刘俊;;基于时间序列分析的Kalman滤波方法在MEMS陀螺仪随机漂移误差补偿中的应用研究[J];传感技术学报;2006年05期
3 金光明;张国良;陈林鹏;田琦;;MEMS陀螺仪静态漂移模型与滤波方法研究[J];传感器与微系统;2007年11期
4 夏克寒;许化龙;张朴睿;;粒子滤波的关键技术及应用[J];电光与控制;2005年06期
5 张淼;胡建旺;周云锋;童俊;;改进粒子滤波算法的比较[J];电光与控制;2009年02期
6 李军科;张串;吴建军;;基于蒙特卡洛方法的粒子滤波算法研究[J];电脑与信息技术;2008年01期
7 孙亭;杨永田;李立宏;;无线传感器网络技术发展现状[J];电子技术应用;2006年06期
8 孙冬梅,裘正定;生物特征识别技术综述[J];电子学报;2001年S1期
9 朱胜利;朱善安;李旭超;;快速运动目标的Mean shift跟踪算法[J];光电工程;2006年05期
10 丁杨斌;申功勋;王缜;满顺强;;小波分析在光纤陀螺信号处理中的工程应用[J];光电工程;2007年05期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 何衍;机动目标跟踪与传感器网络自组织[D];浙江大学;2001年
2 李涛;非线性滤波方法在导航系统中的应用研究[D];国防科学技术大学;2003年
3 林瑞仲;面向目标跟踪的无线传感器网络研究[D];浙江大学;2005年
4 杨少军;无线传感器网络若干关键技术研究[D];西北工业大学;2006年
5 时伟;小波分析在车载激光陀螺定位定向系统中的应用研究[D];国防科学技术大学;2005年
6 王其聪;复杂观测条件下的基于粒子滤波的视觉跟踪[D];浙江大学;2007年
7 黄琳;非线性滤波理论在航天器姿态确定中的应用[D];哈尔滨工业大学;2007年
8 罗飞腾;目标跟踪的粒子滤波技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马玲;拓扑约束法在序列图像高密度细胞追踪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 许东滨;基于水平集和局部灰度阈值的神经干细胞序列图像的分割算法[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王炎庆;基于卡尔曼滤波器的神经元干细胞序列图像中活跃细胞的追踪[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 李卫丽;智能视频监控中的运动目标检测算法研究[D];郑州轻工业大学;2010年
5 石美;基于图论的阈值化图像分割方法研究[D];合肥工业大学;2011年
6 马航;齿轮箱故障诊断中粒子滤波技术的应用[D];中北大学;2011年
7 王盼;视频中运动目标检测与跟踪技术研究[D];杭州电子科技大学;2009年
8 谢勇;无人直升机飞行传感器仿真及其故障诊断与容错技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 郑智明;光纤陀螺随机误差的处理技术及其应用[D];南京航空航天大学;2010年
10 孙晓东;智能辅助驾驶车无陀螺惯性定位及姿态测量系统研究[D];吉林大学;2004年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王杰;超声波传感器网络目标跟踪系统设计与算法[D];浙江大学;2013年
2 翁昌智;基于粒子滤波的WSN多目标跟踪研究[D];华南理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 柳海峰,姚郁,卢迪,马杰;Kalman滤波新息正交性抗野值法研究[J];电机与控制学报;2003年01期
2 刘兴;C~3I系统多雷达数据处理(上)[J];电子工程师;1996年03期
3 何友,陆大,彭应宁,高志永;多传感器数据融合系统中两种新的航迹相关算法[J];电子学报;1997年09期
4 袁泽剑,郑南宁,贾新春;高斯-厄米特粒子滤波器[J];电子学报;2003年07期
5 李瑞棠,马剑岳,吕葵;双基地雷达测高精度研究[J];电子学报;1994年06期
6 孙红岩,毛士艺,林品兴;多传感器数据分层融合的性质[J];电子学报;1996年06期
7 刘永祥,黎湘,付耀文,庄钊文;谈判式时空整体决策信息融合方法研究[J];电子与信息学报;2001年11期
8 车录锋,周晓军,程耀东;考虑传感器失效的多传感器加权数据融合算法[J];工程设计;1999年01期
9 何友;多传感器系统中的航迹合成[J];火力与指挥控制;1990年01期
10 张韶华;地炮火控系统的现状及发展概况[J];火力与指挥控制;2000年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 岳韶华,张金成;基于面向对象方法的雷达航迹模拟系统设计[J];空军工程大学学报(自然科学版);2000年05期
2 曾鹏鑫;陈鹏;朱琳琳;徐心和;;基于目标运动模型的跟踪方法[J];系统仿真学报;2006年12期
3 王志敏,肖卫初;机动目标跟踪中IMM算法的性能分析[J];湖南城市学院学报;2003年06期
4 乔梁;;基于空域和时域信息的交互多模优化跟踪算法[J];河南师范大学学报(自然科学版);2011年01期
5 夏建涛,任震,陈立,景占荣;极坐标下卡尔曼滤波算法的研究[J];西北工业大学学报;2000年03期
6 王炜;戴明强;张志华;;一种用于目标跟踪的UT-BLUE滤波方法[J];北京航空航天大学学报;2007年07期
7 杨健;徐春林;高杨英;;基于三次样条曲线的雷达目标航迹模拟[J];地面防空武器;2001年03期
8 熊文平;李锦涛;张勇东;刘金刚;;一种有效的体育视频目标跟踪算法[J];计算机工程与应用;2006年26期
9 李晨;韩崇昭;朱洪艳;元向辉;;一种基于目标运动模型的可变固定延迟的平滑算法[J];系统仿真学报;2006年04期
10 鄢余武;王睿;郑富军;张月玲;;考虑目标航向机动信息的机动目标跟踪算法[J];空军工程大学学报(自然科学版);2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张煜婕;王宏飞;王秀春;;红外弱小目标及其场景仿真的改进方法[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
2 王成;李卓林;;雷达数据处理技术研究[A];四川省电子学会雷达与火控、电子线路与系统专业委员会学术交流会10周年优秀论文集[C];2006年
3 彭冬亮;范嫦娥;薛安克;;基于强跟踪滤波器的单声传感器纯方位跟踪方法[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
4 唐克;管继平;;目标自动跟踪与信息处理的仿真优化[A];系统仿真技术及其应用(第7卷)——'2005系统仿真技术及其应用学术交流会论文选编[C];2005年
5 陶剑锋;陈伏虎;陶秀;;灰色预测在跟踪式卡尔曼滤波中的应用[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年
6 王亚楠;陈杰;甘明刚;;基于差分进化的改进粒子滤波目标跟踪算法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
7 郭尊华;谢维信;黄敬雄;;雷达目标联合跟踪与识别技术研究[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
8 徐胜华;刘纪平;王勇;;一种改进的移动目标MOST运动模型[A];2009`中国地理信息产业论坛暨第二届教育论坛就业洽谈会论文集[C];2009年
9 索继东;柳晓鸣;刘玉民;;利用小波变换实现的雷达目标跟踪滤波器[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
10 郭晓林;曹军海;贾小平;;模糊状态估计在机动目标跟踪中的应用[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄大羽;复杂环境下弱目标检测与跟踪算法研究[D];华东理工大学;2012年
2 龙云利;天基红外监视系统目标检测与跟踪技术研究[D];国防科学技术大学;2012年
3 郭同健;云层背景下目标多特征信息融合及跟踪策略研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2014年
4 樊玲;微弱目标检测前跟踪算法研究[D];电子科技大学;2013年
5 李宏博;高频雷达目标数据处理技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 赵菲;复杂背景下末制导红外目标检测、跟踪技术研究[D];国防科学技术大学;2012年
7 贺峰;宽带/超宽带雷达运动人体目标检测与特征提取关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 易伟;基于检测前跟踪技术的多目标跟踪算法研究[D];电子科技大学;2012年
9 邓晓波;杂波中的弱小目标检测与跟踪研究[D];电子科技大学;2010年
10 宋骊平;被动多传感器目标跟踪方法研究[D];西安电子科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李维维;基于人类视觉机制的自适应粒子滤波目标跟踪研究[D];中国科学技术大学;2014年
2 朱然;基于粒子滤波的行人跟踪与性能分析系统的设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 杨春银;高重频下检测前跟踪算法研究[D];电子科技大学;2012年
4 王小念;视频监控中目标的行为分析[D];上海交通大学;2011年
5 杨心力;基于粒子滤波的视频目标跟踪研究[D];湘潭大学;2011年
6 邵强;基于非线性观测器的目标跟踪算法[D];电子科技大学;2012年
7 孙华东;多目标视觉检测与跟踪方法研究及视频监控软件平台的开发[D];南京理工大学;2012年
8 许诺;高频雷达机动飞行目标信号处理算法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 赵宏;密集杂波下声网络无源定位算法研究[D];杭州电子科技大学;2012年
10 李浩泷;基于DM3730船用雷达ARPA系统研究与实现[D];电子科技大学;2013年
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