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多目标跟踪算法及实现研究

刘刚  
【摘要】:随着科技技术,特别是IT技术的飞速发展,现代跟踪环境发生了显著变化,隐身与反隐身、对抗与反对抗措施,强机动、高杂波、低检测概率和高虚警率等问题,使得多目标跟踪技术、数据关联和跟踪系统设计遇到了强劲的挑战。本文对此进行了深入的研究,主要贡献如下: 1.直角坐标系下的机动目标建模-在深入研究时间相关模型的基础上,提出了一种自适应常加速模型——ACA模型,并在理论和仿真两方面证实了它与非零均值时间相关模型的等价性,在同等条件下,ACA模型的复杂性和计算量大大减少,能更为有效地应用于工程实践。 2.极坐标系下的机动目标建模-给出了滤波模型的通用坐标系变换方法,并用于建立极坐标系下的目标运动模型,此方法在一定条件下可以实现状态方程的解耦,而且解耦条件非常容易满足,从而会大大降低计算量。与非解耦的经典算法相比,在方向角估计精度相当的情况下,消除了径距估计的有偏性,从而大大改进了径距估计精度,因而具有很好的工程应用前景。 3.多模型算法和数据关联-通过对交互式多模型(IMM)算法和概率数据关联/联合概率数据关联(PDA/JPDA)算法的研究,针对Bar-Shalom和Blom等提出的IMMPDA算法结构和理论上的缺陷,按全局最优的思想,提出了一种新的综合IMMPDA/IMMJPDA算法——C-IMMPDA/C-IMMJPDA算法,使得IMMPDA算法在结构和理论上趋向完善,仿真结果表明:C-IMMPDA/C-IMMJPDA算法在减少计算量的同时,总体性能明显提高。 4.跟踪起始-通过对两点外推滤波器起始法的研究,导出了一种更精细的构造波门的新方法。该方法可以利用关于目标速度极限的先验信息。仿真表明:与其它波门构造方法相比,该方法构造的波门更为合理。 5.异类信息融合-通过对于地面跟踪系统中有关于电子地图的应用研究,给出了一种基于电子地图的目标跟踪修正方法,从而能够更清晰的进行目标分辨,现场联试结果证实了该方法的可行性,这使得边扫描边跟踪(TWS)系统的输出结果能够更好的应用于战场侦察。 6.跟踪系统设计与软件实现-对机动多目标跟踪系统的总体实现进行研究,结合直升机远程战场侦察雷达TWS系统项目的研究,由系统分析、建模到实现、仿真,提出了一套比较完整的跟踪系统设计方案。并在前面的研究基础上,设计了一套机动多目标跟踪仿真软件系统,通过利用面向对象的程序设计思想,按层次化结构,使其层次清晰,使用简单,具有较强的通用性并易于维护,为进


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