基于多模型的机动目标跟踪算法研究-电子与通信工程专业论文.docxVIP

学校代码 分 类 号  10701 TN91 学 号 1202121451 密 级 公开 TN82西安电子科技 TN82 硕士学位论文 基于多模型的机动目标跟踪算法研究 作者姓名： 张海锋 领 域： 电子与通信工程 学位类别： 工程硕士 学校导师姓名、职称 企业导师姓名、职称： 于昕副教授 凤宏晓高工 提交日期： 2014 年 12 月 The Algorithm Research of Maneuvering Target Tracking Based on Multiple Models A thesis submitted to XIDIAN UNIVERSITY in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master in Electronics and Communication Engineering By Zhang haifeng Supervisor: Yu xin Feng hongxiao December 2014 西安电子科技大学 学位论文独创性（或创新性）声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。 本人签名： 日 期： 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究 生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权 保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分 内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位 后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。 保密的学位论文在 年解密后适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日 期： 日 期： 摘要 摘要 西安电子科技大学硕士学位论文 西安电子科技大学硕士学位论文 I I PAGE PAGE VI 摘要 机动目标跟踪是目标跟踪领域的一个重要研究方向，并且在国防科研和民用 领域都有着广泛的应用。目标跟踪，它是一个比较典型的具有不确定性的问题。 而这些不确定性主要来自选取合适的机动目标模型和滤波技术，以及由于目标运 动状态的未知性，观测源的不确定性，多目标和环境噪声的影响。本文在多模型 算法的基础上，对强机动目标跟踪问题进行了深入的研究。 本文主要的研究工作和取得的成果如下： 1. 本文首先介绍了目标跟踪的基本原理，接下来介绍了目标运动模型和滤波 算法。建立合适的运动模型是目标跟踪中实现精确跟踪的先决条件，分别研究了 各种单一模型，例如匀速模型，匀加速模型，转弯模型，当前统计模型等。由于 单一模型并不能很好的覆盖机动目标的运动情况，故而对多模型算法进行了研究。 实现机动目标跟踪的另一个重要方面是滤波算法，早期使用的是线性的卡尔曼滤 波，但由于实际中目标大多是非线性的状态，故而研究了扩展卡尔曼，无迹卡尔 曼，容积卡尔曼等非线性滤波技术。最后对采用相同滤波技术，不同目标运动模 型的算法进行了仿真比较；以及采用相同目标模型，不同滤波算法进行了仿真比 较，最后通过仿真实验证明了各方法的有效性。 2. 本文提出了一种理论上较优的方法，即平方根容积卡尔曼平滑滤波的组合 式权重交互式多模型(RIMM-SRCKF-FL)。其实现过程为，在 IMM 算法的基础上， 使用了组合式权重的思想。另外，在滤波阶段使用 SRCKF 方法，它利用球形积分 准则和径向积分准则。相比非线性滤波中使用广泛的 UKF 算法，它优化了 UKF 中的 sigma 点采样策略和权重分配。同时，相比 CKF，SRCKF 中引入 QR 分解， 有效的避开了矩阵开方的操作，提高了滤波的稳定性。最后，引入平滑算法，使 跟踪精度得到进一步提高。相比目前标准的交互式多模型算法，该方法提高了目 标跟踪的实时性和准确性。 3. 基于交互式多模型算法的不足，本文研究了变结构多模型算法。重点研究 了两种变结构多模型，即格自适应多模型(AGIMM)和期望扩张模型(EMA)。在 AGIMM 中，将格自适应多模型分别与 SRUKF 和 SRCKF 结合，研究并实现了基 于 SRUKF 的格自适应多模型(AGIMM-SRUKF)和基于 SRCKF 的格自适应多模型 (AGIM