基于多传感器的机动目标跟踪与融合技术综述

在分析了目标跟踪技术的重要地位之后，对目标跟踪要素进行了简要介绍。同时，描述了机动目标建模、滤波算法、航迹管理、传感器管理以及目标身份识别技术常用的方法，试图对基于多传感器的机动目标跟踪和识别算法构建一个轮廓和框架。     

基于成像跟踪的激光瞄准

研究了强激光武器系统中基于激光光斑对目标跟踪瞄准的一种新方法。讨论了先用弱光斑对目标上的攻击部位进行稳定精跟踪瞄准,再增大激光功率摧毁目标的激光武器新的攻击模式。并为此提出“基于成像跟踪的激光瞄准”的概念。介绍了基于成像跟踪的激光瞄准技术的原理,理论分析表明该方法可以用于对5km外的反舰导弹进行侧向拦截。     

再入目标光学跟踪中的跟踪算法和目标捕获

再入目标速度高、特性复杂,跟踪这种目标的光测设备必须具备跟踪能力强、快速响应的特点。为了确保光学部分在整个测量过程中始终锁定在目标上,常采用实时视频跟踪方案。这里必须选择合适的数字数据处理技术,对测量数据进行滤波和预测。本文对一些具有应用价值的预测和滤波算法进行了评价和比较,并给出了仿真结果。对高速目标的捕获问题,提出了采用随机零位跟踪和手动捕获加预测的新方法。     

单天基平台测向的空间非合作目标跟踪

针对仅含角度测量信息的单个天基平台可观测性较弱的问题,提出了一种含脉冲机动检测的空间非合作目标跟踪算法,并设计了非合作目标实时跟踪数据处理流程.该算法利用抗差估计技术和UKF（Unscented Kalman Filter,无迹卡尔曼滤波）算法构造目标跟踪滤波器,并综合残差多项式拟合和新息分布特征等方法实现目标机动检测,在天基平台观测信息类型有限和观测几何较差的情况下,可以同时排除孤立野值和成片测量野值的影响,实现非合作机动目标的连续稳定跟踪.数值实验验证了算法的可行性和有效性,也表明了跟踪精度和可靠性与测量精度密切相关.     

结合Kalman滤波的改进MOSSE跟踪算法设计

机载目标跟踪系统具有广泛的应用前景,随着技术的发展,在实际应用中机载目标跟踪系统对体积、实时性、功耗等方面的要求逐渐提高。因此针对上述需求,提出了一种基于FPGA的实时目标跟踪系统。系统采用误差最小平方和滤波器(Minimum Output Sum of Squared Error Filter, MOSSE)跟踪算法,同时针对机载目标运动轨迹相对平稳的特点,采用Kalman滤波算法改进MOSSE跟踪算法。实验结果表明,改进后的算法具有更高的稳定性。在FPGA测试中,改进后的算法BRAM＿18K消耗降低了20.33%,DSP48E消耗降低了8.09%,运行速度能够保持在200fps。     

基于Leader-Follower编队的无人机协同跟踪地面目标制导律设计

对地面目标的自动跟踪是无人机在任务应用阶段需要解决的重要问题之一,多无人机协同跟踪能够提高对目标运动状态的估计精度并降低目标丢失的概率,因而具有重要研究意义。本文提出了一种基于Leader-Follower编队的无人机协同跟踪制导方法,解决了传统Standoff跟踪模式对地面目标的速度范围限制问题。首先,通过控制无人机的航向不断趋近于地面目标牵连跟踪圆切线方向的方法设计了Leader无人机自动跟踪地面目标的制导律并完成了稳定性证明;其次,通过控制Follower无人机的速度和航向角逐渐趋近于Leader无人机速度和航向的协同跟踪策略,分别设计了Follower无人机自动跟踪Leader无人机的制导律和编队相位协同制导律并完成了稳定性证明;最后,分别针对静止目标、匀速直线运动目标和变速运动目标的跟踪问题进行了仿真验证,结果表明所提出的制导方法能够实现对不同运动状态地面目标的自动协同跟踪,并且跟踪性能优于基于李雅普诺夫向量法的制导方法。     

T／R－R型双基地系统分段跟踪技术的研究

根据Ｔ／Ｒ－Ｒ型双基地系统在受到由弱到强的干扰影响时,其可用的测量量不同,有必要研究各种干扰模式下应采用的跟踪算法,提出了分段跟踪技术,充分利用了不同干扰强度时Ｔ／Ｒ站和Ｒ站的测量数据,提高了对三维运动目标的跟踪精度。通过典型目标航迹的计算机仿真,对算法性能做了评估。     

目标短时遮挡下的光电平台目标跟踪预测与控制

无人机在高空飞行并跟踪地面目标的过程中,当目标受到障碍物遮挡,会导致跟踪失败。本文建立了目标相对无人机的运动模型,设计了基于卡尔曼滤波的目标预测器,并在目标遮挡发生时利用目标角位置预测值以及姿态锁定回路实现了对目标的预测跟踪。本文运用相似性原理设计了室内目标跟踪场景。仿真和试验证明,本文所设计的预测器能较好的预测目标角位置,与控制回路相结合能克服短时间的目标跟踪丢失。     

飞船测控跟踪功能备份方案设计与实现

针对＂神舟＂飞船测控跟踪功能没有备份的难题,首次提出利用FM（调频）跟踪接收机跟踪接收数传信号来实现跟踪功能备份。从数传信号调制特性、FM跟踪接收机组成及载波接收解调3个方面进行了理论分析,并通过FM跟踪接收机的数传信号接收解调、静态跟踪和动态跟踪试验验证了该方案的可行性和有效性。该技术在不增加辅助设备功能的基础上,通过船载测控设备中FM跟踪接收机来实现对飞船跟踪功能的备份,显著降低对飞船目标跟踪失效的风险。     

临近空间高超声速滑跃式机动目标的跟踪模型

滑跃式机动是临近空间高超声速飞行器的一种重要运动方式,现有文献中鲜有对高超声速滑跃式机动目标跟踪技术的报道。为此,提出了一种针对临近空间高超声速滑跃式机动目标的跟踪模型,其核心是将目标加速度建模为具有正弦波自相关的零均值随机过程,并据此构建了跟踪临近空间高超声速滑跃式机动目标的状态方程。通过仿真实验与Singer模型、Jerk模型和CV+CA+Singer交互式多模型IMM进行比较,证明了所提模型在跟踪临近空间高超声速滑跃式机动目标时的合理性与优势性。     

EOMS光电经纬仪中的电视跟踪技术

本文根据在飞行试验中对ＥＯＭＳ光电经纬仪的使用经验，结合电视跟踪中目标的图像特征，分析了ＥＯＭＳ光电经纬仪中的电视跟踪技术，其重点是电视跟踪算法。     

基于STF的Jerk模型自适应机动目标跟踪算法

在Jerk模型的基础上,提出了一种新的机动目标自适应跟踪算法STF-Jerk。该算法通过引入强跟踪滤波器(STF)的渐消因子,实时调节滤波器增益,增强了系统对突发机动的自适应跟踪能力,从而很好地改善了Jerk模型在跟踪机动目标时的跟踪精度。仿真结果表明,提出的STF-Jerk自适应跟踪算法显著提高了Jerk模型自适应算法的机动目标跟踪性能。     

红外成像导引系统跟踪算法研究

实时目标跟踪是当前红外成像导引头图像处理中的关键技术,但是在目标跟踪的末端,匹配点漂移和滑动将直接影响目标跟踪精度,甚至使导弹丢失目标。本文深入分析了跟踪点滑动的原因,提出了基于特征点邻域的边缘模板匹配目标跟踪算法。该算法从红外图像中获取特征点,以特征点为中心选取参考模板,然后利用边缘检测算法获得边缘点集,最后使用改进的Hausdorff距离测度进行边缘点集的匹配,从而实现实时目标跟踪。仿真实验测试证明,该方法能够很好地解决跟踪点滑动和漂移问题,并满足实时性要求,跟踪稳定。     

强跟踪滤波在高超声速滑翔目标跟踪中的应用

高超声速滑翔目标(HGT)机动模式复杂多样、轨迹形态灵活多变,增加了跟踪模型建模的不确定性,导致目标跟踪的精度低。为了提高跟踪精度,提出了一种基于强跟踪滤波的高超声速滑翔目标跟踪方法。首先,在地基雷达坐标系下建立目标运动模型和量测模型,利用维纳随机过程来表征运动模型中未知项的变化特性。其次,采用强跟踪无迹卡尔曼滤波(UKF)算法对目标运动状态进行估计,提高模型不确定性存在时滤波器的状态跟踪能力。最后,利用目标常用的基于标准轨迹的制导方法生成了一条可行飞行轨迹。仿真结果表明,该方法的跟踪精度高,强跟踪滤波能够有效降低模型不确定性存在时的状态估计误差。     

一种基于扩展模型的隐身目标检测前跟踪方法

现有的检测前跟踪算法对高分辨雷达隐身目标模型适应性不强,从而容易导致跟踪发散。针对该问题,把粒子滤波与检测前跟踪算法相结合应用于扩展隐身目标的检测跟踪,提出了一种隐身目标扩展模型检测前跟踪方法。首先,采用扩展模型对目标的扩展属性进行假设检验,从而判断目标是否为扩展目标;然后,把目标扩展长度引入状态向量,进行基于扩展模型的隐身目标检测前跟踪（Track-before-detect,TBD）,克服粒子滤波易发散的不足,实现对目标空间长度的估计。仿真结果表明,该算法能够准确判断目标的扩展属性并进行有效的检测跟踪。     

基于动态规划的低可观测目标检测与跟踪

动态规划算法用于检测与跟踪低可观测的运动目标,它是一种“检测置前跟踪”技术,在检测到目标的同时得到目标航迹。通过仿真,给出了动态规划算法的处理结果并分析了动态规划算法的性能。结果表明该算法在低信噪比时可以观察到较好的性能,但是当信噪比进一步下降时,其性能会迅速下降。     

红外弱小目标检测跟踪算法研究

首先对红外图像进行建模,然后在此基础上提出一套目标检测跟踪算法,给出了实验结果。实验结果表明,算法能够很好地完成对信噪比大于4目标的检测,同时算法具有多目标检测能力。当确定需要跟踪的目标以后,系统转入目标跟踪,进而完成对所关注目标的跟踪任务。     

基于多模型的低轨星座多目标跟踪传感器资源调度

针对低轨星座多目标持续跟踪传感器资源调度问题,首先将目标跟踪任务划分为高精度任务集合和低精度任务集合,并分析了跟踪任务状态转移过程;然后,为两任务集合分别建立了基于动态优先级的优化调度模型,提出了一种基于多模型的实时传感器调度算法。不同场景下仿真实验表明,所提算法较之以跟踪精度为优化目标和以跟踪精度为门限约束的方法具有更强的适用性,尤其对于目标分布较为集中的情况,其目标丢失率大大降低,尽管个别目标的跟踪误差略有增大。     

自由段弹道目标跟踪算法在工程中的应用

在对弹道目标跟踪预警的工程实践中,雷达系统对目标运动的信息处理速度尤为重要,因而,文章选取自适应跟踪模型与卡尔曼滤波相结合的方法解决自由段弹道目标的跟踪问题,并与扩展卡尔曼跟踪算法做了对比分析。仿真显示,2种滤波方式分别与自适应跟踪模型相结合后,卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波跟踪性能相差不大,但其算法简单、运算时间短,可以较好满足自由段弹道目标跟踪的工程需求。     

飞行试验复杂背景下的图像跟踪技术

针对光电经纬仪在飞机起飞着陆段跟踪角速度大、背景复杂的情况,根据小波多分辨率技术,提出利用小波分层组成低频图像金字塔,利用光流技术进行匹配解算,实现由粗到精的特征点匹配跟踪。通过对飞行试验视频图像进行事后自动跟踪试验,结果表明,该算法能够稳定可靠跟踪多特征点目标,具有鲁棒性。