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《哈尔滨工程大学》 2010年
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基于随机集理论的多目标跟踪技术研究

孟凡彬  
【摘要】:目前大多数关于多传感器多目标跟踪的研究工作主要是对传统的数据关联算法的推广,这类算法存在约束条件苛刻、“组合爆炸”以及NP-Hard等问题。而随着近年来随机集理论在信息融合中的应用为多目标跟踪方法提供了系统、严格的数学基础,为解决多传感器多目标跟踪问题提供了强有力工具。基于随机集理论的概率假设密度滤波(PHDF)算法是近年来发展起来的一种非数据关联跟踪算法,该方法绕过了数据关联问题,克服了传统数据关联算法带来的一系列问题,它是多目标跟踪中的一种崭新算法。这类算法具有Bayes意义和较理想的近似结果,能解决复杂环境中的数目变化的多目标跟踪问题。因此,本文重点对随机集理论的PHDF算法展开研究:主要工作和贡献包括如下内容: (1)在Bayes滤波方法的基础上,介绍了几种具有典型意义的多目标跟踪滤波算法,如kalman滤波(KF)、扩展Kalman滤波(EKF)、无迹Kalman滤波(UKF)以及粒子滤波(PF)。在随机集理论框架下,构建了多目标状态模型和多目标观测模型,并推导出了多目标状态的状态转移密度函数和多目标观测的似然函数。从数学原理上讨论了Bayes滤波和PHDF之间的本质联系,分析了PHDF算法及其评价指标。这部分工作为本文的算法研究做了铺垫。 (2)针对粒子概率假设密度滤波(P-PHDF)算法估计精度不高、滤波发散等问题,引入UKF算法,提出了无迹粒子概率假设密度滤波(UP-PHDF)算法。该算法有效地利用观测信息得到更优的重要性密度函数,在采样精确性上进一步得到提高,从根本上解决了P-PHDF算法由转移概率密度函数中采样所引起的滤波精度低、滤波发散及粒子退化等一些问题。该算法保持了良好的滤波性能,是一种适应性强、估计精度高的跟踪方法,鲁棒性和实时性也得到改善。 (3)为解决复杂环境下的多机动目标跟踪问题,提出了一种基于交互多模型(IMM)的无迹Kalman高斯混合概率假设密度滤波(UK-GMPHDF)算法。该算法结合了IMM算法对不同目标机动模型的自适应能力和UK-GMPHDF估计精度高、计算量小的优点,对处理机动目标跟踪问题显出了强大的优势。实现了在杂波环境下对多机动目标的精确跟踪,大大提高了多机动目标跟踪精度。 (4)为了确保一个多目标跟踪系统的可靠性和稳健性,考虑到PHDF算法的有效性,将PHDF算法从单传感器扩展到多传感器情况。针对集中式多传感器的序贯融合具有信息损失最小,可获得最佳的融合效果的优势,将集中式序贯多传感器与UP-PHDF算法结合,提出一种基于集中式的序贯多传感器多目标跟踪算法,不仅适用于任意的非线性非高斯系统,而且充分体现了异类传感器融合的优越性。 (5)为进一步提高多传感器融合的适用领域,本文将基于随机集的跟踪方法推广到分布式多传感器融合系统。提出了适用于分布式多传感器多目标跟踪的基于UK-GMPHDF的模糊C均值(FCM)聚类融合算法。用UK-GMPHDF完成局部传感器的局部状态估计,然后用FCM算法对这些局部状态进行融合处理,产生目标的全局状态估计。该算法能够处理杂波情况下目标数目不断变化的情况,增强了算法的鲁棒性,提高了算法的跟踪性能,具有一定的工程应用价值。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN953

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 陈金广;马丽丽;;基于随机集理论的多目标跟踪研究进展[J];光电工程;2012年10期
2 马丽丽;陈金广;胡西民;马萍;;目标跟踪滤波性能的评价准则[J];西安工程大学学报;2013年03期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 盛卫东;天基光学监视系统目标跟踪技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 林两魁;天基红外传感器对中段弹道目标群的跟踪与超分辨技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 张鹤冰;概率假设密度滤波算法及其在多目标跟踪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2012年
4 杜航原;自主式水下航行器同步定位与地图构建算法研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
5 杨金龙;被动多传感器目标跟踪及航迹维持算法研究[D];西安电子科技大学;2012年
6 吴兆平;雷达微弱目标检测和跟踪方法研究[D];西安电子科技大学;2012年
7 王肖霞;尾矿坝安全监测不确定性信息的处理及风险评估技术研究[D];中北大学;2014年
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1 崔海肖;目标跟踪算法研究[D];江南大学;2012年
2 杨套红;VTS多传感跟踪与信息处理技术的研究[D];大连海事大学;2013年
3 王超;预测技术在光电跟踪系统中的应用研究[D];长春理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 范凯,陶然,周思永;模糊数据融合在目标跟踪中的应用[J];北京理工大学学报;2000年03期
2 徐毓,李锋,金以慧;基于聚类融合的多目标跟踪算法[J];传感器技术;2002年07期
3 何衍,郭智疆,蒋静坪;自适应交互多模型跟踪算法的模型集设计[J];电光与控制;2002年02期
4 熊伟,何友,张晶炜;多传感器顺序粒子滤波算法[J];电子学报;2005年06期
5 彭冬亮;文成林;徐晓滨;薛安克;;随机集理论及其在信息融合中的应用[J];电子与信息学报;2006年11期
6 马加庆;韩崇昭;;一类基于信息融合的粒子滤波跟踪算法[J];光电工程;2007年04期
7 齐立峰;冯新喜;惠小平;白剑林;;一种新的目标跟踪算法研究[J];光电工程;2009年03期
8 王宏强,黎湘,刘丹,郭桂蓉;非线性系统中的机动目标跟踪算法[J];国防科技大学学报;2002年04期
9 邰滢滢,陈小惠;基于模糊聚类的数据关联融合算法[J];华东船舶工业学院学报(自然科学版);2003年06期
10 张锐,李文秀;多传感器跟踪型数据滤波融合算法[J];哈尔滨工程大学学报;2002年04期
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1 乔向东;信息融合系统中目标跟踪技术研究[D];西安电子科技大学;2003年
2 李教;多平台多传感器多源信息融合系统时空配准及性能评估研究[D];西北工业大学;2003年
3 刘刚;多目标跟踪算法及实现研究[D];西北工业大学;2003年
4 张高煜;目标跟踪与多传感器信息融合若干问题研究[D];西安电子科技大学;2006年
5 李良群;信息融合系统中的目标跟踪及数据关联技术研究[D];西安电子科技大学;2007年
6 胡炜薇;多传感器数据融合中多目标跟踪关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
7 孙福明;机动目标跟踪状态估计与数据关联技术的研究[D];中国科学技术大学;2007年
8 张洪建;基于有限集统计学的多目标跟踪算法研究[D];上海交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 沈莹;机动目标跟踪算法与应用研究[D];西北工业大学;2007年
2 冯洋;多目标跟踪的数据关联算法研究[D];西安电子科技大学;2008年
3 赵欣;基于随机集理论的被动多传感器多目标跟踪技术[D];西安电子科技大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 樊亚文;马娟;;基于黑板结构的信息融合专家系统在水质监测中的应用[J];安徽水利水电职业技术学院学报;2006年02期
2 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
3 吴才成;测试系统中的数据融合技术[J];车辆与动力技术;2005年03期
4 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
5 秦志强;数据融合技术及其应用[J];兵工自动化;2003年05期
6 黄涛,夏佩伦;潜艇多信息源目标融合识别模型[J];兵工自动化;2004年03期
7 安振宙;鲁小强;岳润峰;;基于模糊评判模型的射击成绩评价方法[J];兵工自动化;2006年05期
8 武俊;漆德宁;;分布式信息融合系统的拓扑结构设计[J];兵工自动化;2007年03期
9 陈海;胡建旺;;基于转换坐标卡尔曼滤波算法的目标跟踪[J];兵工自动化;2007年12期
10 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
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨为民;李龙澍;;基于GIT的信息融合在农业信息中的应用[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
2 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
3 高媛;张鹏;贾文静;邓自立;;自校正分量解耦信息融合Kalman平滑器[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 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
5 甄子洋;王志胜;;时滞MIMO系统的信息融合解耦补偿器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 廖永汉;郭云飞;彭冬亮;;无源声探测目标跟踪算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 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
8 王志胜;甄子洋;;随机大系统的信息融合最优分散控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 孙小君;邓自立;;带观测时滞的多传感器多通道ARMA信号信息融合Wiener滤波器[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 张佑春;王平;张公永;;基于D-S证据理论和神经网络的信息融合方法及应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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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 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[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 吕云飞;甚低频矢量水听器潜标探测系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 汤春瑞;水下目标声图像多分辨率分析及识别研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 姜延吉;多传感器数据融合关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 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
9 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
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
3 杨毅;FMCW雷达高度表数字信号处理技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
4 江民俊;弹上遥测系统若干关键智能传感器信息测量及融合研究[D];南昌航空大学;2010年
5 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
6 张海峰;空间三维信息重构与飞行器路径规划[D];山东科技大学;2010年
7 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
8 张明军;基于小波包最优树的图像融合技术研究[D];山东科技大学;2010年
9 成志新;无气泵动态血压监测系统设计[D];山东科技大学;2010年
10 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
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 沈晓华,樊元东;俄罗斯雷达技术的发展动态和启示[J];半导体情报;1999年04期
2 郭剑辉;赵春霞;石杏喜;康亮;;尺度Unscented变换在同时定位与地图创建算法中的应用研究[J];兵工学报;2008年07期
3 刘明雍;胡俊伟;李闻白;;一种基于改进无迹卡尔曼滤波的自主水下航行器组合导航方法研究[J];兵工学报;2011年02期
4 苏永华;何满潮;孙晓明;;岩体模糊分类中隶属函数的等效性[J];北京科技大学学报;2007年07期
5 刘文勇;江林;钱立兵;张慧滨;;超短基线水下定位校准方法的探讨与分析[J];测绘通报;2011年01期
6 李姗姗;吴晓平;赵东明;;导航用海洋重力异常图的孔斯曲面重构方法[J];测绘学报;2010年05期
7 张涛;安玮;周一宇;;基于UKF的主动段弹道跟踪算法[J];弹道学报;2006年02期
8 施洲;赵人达;;桥梁结构损伤对其固有振动特性的影响[J];地震工程与工程振动;2007年05期
9 邓未央,王宝树;一种近似的联合概率数据互联算法[J];电光与控制;2004年02期
10 赵金宇,李文军,连远锋,王建立;电视跟踪系统脱靶量动态滞后误差的修正[J];电光与控制;2004年03期
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1 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 沈郑燕;声纳图像去噪与分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 宋越明;基于粒子滤波的跟踪方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
4 韩松来;GPS和捷联惯导组合导航新方法及系统误差补偿方案研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 梁伟光;基于证据理论的在轨航天器故障诊断方法研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 王鞠庭;MIMO雷达信号处理:目标检测与角度估计[D];南京理工大学;2010年
7 陈金广;运动目标状态估计及融合方法研究[D];西安电子科技大学;2011年
8 张俊根;粒子滤波及其在目标跟踪中的应用研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 赵玲玲;目标跟踪中的粒子滤波与概率假设密度滤波研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 李盾;空间预警系统对目标的定位与预报[D];国防科学技术大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 钱志华;多目标跟踪的遮挡问题研究[D];广东工业大学;2011年
2 杨展;单传感器多目标多模型跟踪算法研究[D];南京理工大学;2010年
3 韦毅;红外无源定位技术研究[D];西安电子科技大学;2002年
4 冯洋;多目标跟踪的数据关联算法研究[D];西安电子科技大学;2008年
5 张洁;基于声纳的水下机器人同时定位与地图构建技术研究[D];中国海洋大学;2008年
6 陈春阳;VTS信息采集与雷达视频显示技术的研究[D];大连海事大学;2008年
7 赵欣;基于随机集理论的被动多传感器多目标跟踪技术[D];西安电子科技大学;2009年
8 曲镜圆;基于声纳的AUV环境感知与地形建模方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 杨丽丽;基于粒子滤波器的大尺度环境下水下机器人的自主导航定位[D];中国海洋大学;2009年
10 杨柯;大尺度未知海底环境下的AUV同时定位与地图构建方法研究[D];中国海洋大学;2009年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 魏冬;基于极化信号处理的射频功放能效优化研究[D];北京邮电大学;2013年
2 张谢华;煤矿智能视频监控系统关键技术的研究[D];中国矿业大学;2013年
3 严忠贞;内河在航船舶动态跟踪和航迹融合方法研究[D];武汉理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 杨套红;VTS多传感跟踪与信息处理技术的研究[D];大连海事大学;2013年
2 王露露;基于双目立体视觉定位的地图构建方法的研究[D];江南大学;2013年
3 周俊宇;仅用距离多普勒观测的多传感器多目标跟踪方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
4 王雪;基于特征提取的AUV导航定位方法研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
5 王霞;高速目标的跨距离门长时间积累研究[D];南京理工大学;2014年
6 冯婷婷;雷达微弱目标长时间积累技术研究[D];杭州电子科技大学;2014年
【二级参考文献】
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1 平志鸿;可靠性分配的因素综合法及其特性[J];北京航空航天大学学报;1997年03期
2 范凯,陶然,周思永;模糊数据融合在目标跟踪中的应用[J];北京理工大学学报;2000年03期
3 徐毓,李锋,金以慧;基于聚类融合的多目标跟踪算法[J];传感器技术;2002年07期
4 王芳,陶伟刚,冯新喜;一种基于“当前”统计模型的自适应滤波算法[J];电讯技术;2003年01期
5 何衍,郭智疆,蒋静坪;自适应交互多模型跟踪算法的模型集设计[J];电光与控制;2002年02期
6 刘钢,刘明,匡海鹏,修吉宏,翟林培;多目标跟踪方法综述[J];电光与控制;2004年03期
7 朱玉鹏,李朝伟,黎湘,庄钊文;单脉冲雷达多目标分辨技术研究[J];电光与控制;2004年04期
8 梁小果;李言俊;张科;;一种全局最优化检测融合算法研究[J];弹箭与制导学报;2006年03期
9 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
10 何友,彭应宁,陆大;多目标多传感器模糊双门限航迹相关算法[J];电子学报;1998年03期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 刘源;基于模糊信息处理的数据融合方法研究[D];西安电子科技大学;1999年
2 关键;多传感器分布式恒虚警率(CFAR)检测算法研究[D];清华大学;2000年
3 雷桂媛;关于蒙特卡罗及拟蒙特卡罗方法的若干研究[D];浙江大学;2003年
4 乔向东;信息融合系统中目标跟踪技术研究[D];西安电子科技大学;2003年
5 李良群;信息融合系统中的目标跟踪及数据关联技术研究[D];西安电子科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 朱沛胜;多目标数据关联算法研究[D];西安电子科技大学;2001年
2 贺席兵;信息融合中多平台多传感器的时空对准研究[D];西北工业大学;2001年
3 赵延;机动目标自适应卡尔曼滤波算法研究[D];电子科技大学;2004年
4 兰艳亭;多传感器数据融合跟踪算法研究[D];中北大学;2006年
5 赵敏;机动目标跟踪理论的研究及其应用[D];西北工业大学;2006年
6 杨柏胜;多站被动传感器定位技术研究[D];西安电子科技大学;2006年
【相似文献】
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1 邓勇,施文康;随机集理论在数据融合中的应用研究[J];红外与激光工程;2002年06期
2 张文修;证据理论的随机集表示[J];模糊系统与数学;1995年01期
3 陈良洲,施文康;时间序列分析的随机集方法[J];上海交通大学学报;2005年03期
4 张文修,吴伟志;基于随机集的粗糙集模型(I)[J];西安交通大学学报;2000年12期
5 李凡长,李云飞,沈安东;多Agent系统的协调度及随机集表示[J];小型微型计算机系统;2002年10期
6 张文修,吴伟志;基于随机集的粗糙集模型(Ⅱ)[J];西安交通大学学报;2001年04期
7 江涛,陈建军;基于客观隶属函数的模糊可靠性[J];航空计算技术;2004年03期
8 董康军;冯洋;;多目标跟踪的概率假设密度滤波[J];渭南师范学院学报;2008年02期
9 吴盘龙;任开创;蔡亚东;;多目标跟踪的混合高斯PHD滤波[J];计算机工程与应用;2011年14期
10 田淑荣;何友;孙校书;;基于随机集的多目标跟踪算法的性能评估[J];海军航空工程学院学报;2007年06期
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1 李世楷;周华任;李力;;集值条件期望的表示定理[A];模糊集理论与模糊应用专辑——中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第十届年会论文选集[C];2000年
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3 朱虹;权冀川;张育铭;;浅析随机集及其在多目标跟踪中的应用[A];第九届中国青年信息与管理学者大会论文集[C];2007年
4 孔绍文;王靳辉;;落影空间两个结论的证明[A];模糊数学和系统成果会论文集[C];1991年
5 梁学军;;二型随机集与隶属程度分析[A];数学及其应用文集——中南模糊数学和系统分会第三届年会论文集(上卷)[C];1995年
6 张振良;;Fuzzy集的概率描述和统计估计[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第五届年会论文选集[C];1990年
7 李孝忠;张庆德;;一类模糊线性规划问题及其求解方法[A];模糊集理论与应用——98年中国模糊数学与模糊系统委员会第九届年会论文选集[C];1998年
8 文佩之;陈卫东;;油茶无性系造林主要经济性状的遗传鉴定分析[A];全国林木遗传育种第五次学术报告会论文汇编[C];1986年
9 陈德刚;;Palwak粗糙集模型的合成[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
10 李世楷;;度量空间中非空闭集序列关于Vietoris拓扑J_v的收敛性讨论[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第五届年会论文选集[C];1990年
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1 段威 李海军;“集中兵力”:在时移法变中迈进[N];中国国防报;2005年
2 韩海峰 记者 高志文;第二炮兵某特运团锤炼全天候作战硬功[N];解放军报;2005年
3 中国消费者报 胡军;新服务面临政策用户双重考验[N];中国消费者报;2005年
4 王立军 郭岩 丁涛;交通第四工程处党委以求真务实作风抓建设促发展[N];人民武警;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 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
2 傅可昂;度量空间中随机序列的若干极限定理[D];浙江大学;2009年
3 张洪建;基于有限集统计学的多目标跟踪算法研究[D];上海交通大学;2009年
4 王超;三类不确定支持向量机及其应用[D];河北大学;2013年
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1 魏轲;随机集与非线性数学期望[D];山东大学;2010年
2 孙璐;基于随机集样本的统计学习理论基础[D];河北大学;2009年
3 宋谢冰;随机隶属函数的某些性质及基于随机集的组合律[D];四川大学;2006年
4 蔡井伟;基于随机集的粗糙集模型及其应用[D];昆明理工大学;2005年
5 高亮;基于经验数据的强度和应力处理及其可靠性设计[D];合肥工业大学;2006年
6 李末;一种基于随机集的异类信息表示与融合方法[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 朱孟凯;基于随机集理论的多目标跟踪算法研究[D];吉林大学;2013年
8 王敏;分式Brown运动的分形维数[D];湖南师范大学;2006年
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