单模型机动目标跟踪算法的仿真研究
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《目标跟踪算法综述》篇一一、引言目标跟踪是计算机视觉领域的重要研究方向之一,其应用广泛,包括视频监控、人机交互、自动驾驶等领域。
目标跟踪算法的主要任务是在视频序列中,对特定目标进行定位和跟踪。
本文旨在全面综述目标跟踪算法的研究现状、基本原理、技术方法以及发展趋势。
二、目标跟踪算法的基本原理目标跟踪算法的基本原理是通过提取目标特征,在视频序列中寻找与该特征相似的区域,从而实现目标的定位和跟踪。
根据特征提取的方式,目标跟踪算法可以分为基于特征的方法、基于模型的方法和基于深度学习的方法。
1. 基于特征的方法:该方法主要通过提取目标的颜色、形状、纹理等特征,利用这些特征在视频序列中进行匹配和跟踪。
其优点是计算复杂度低,实时性好,但容易受到光照、遮挡等因素的影响。
2. 基于模型的方法:该方法通过建立目标的模型,如形状模型、外观模型等,在视频序列中进行模型的匹配和更新。
其优点是能够处理部分遮挡和姿态变化等问题,但模型的建立和更新较为复杂。
3. 基于深度学习的方法:近年来,深度学习在目标跟踪领域取得了显著的成果。
该方法主要通过训练深度神经网络来提取目标的特征,并利用这些特征进行跟踪。
其优点是能够处理复杂的背景和目标变化,但需要大量的训练数据和计算资源。
三、目标跟踪算法的技术方法根据不同的应用场景和需求,目标跟踪算法可以采用不同的技术方法。
常见的技术方法包括基于滤波的方法、基于相关性的方法和基于孪生网络的方法等。
1. 基于滤波的方法:该方法主要通过设计滤波器来对目标的运动进行预测和跟踪。
常见的滤波方法包括卡尔曼滤波、光流法等。
2. 基于相关性的方法:该方法通过计算目标与周围区域的相关性来实现跟踪。
常见的相关性方法包括基于均值漂移的算法、基于最大熵的算法等。
3. 基于孪生网络的方法:近年来,基于孪生网络的跟踪算法在准确性和实时性方面取得了显著的进步。
该方法通过训练孪生网络来提取目标和背景的特征,并利用这些特征进行跟踪。
单模型机动目标跟踪算法仿真【摘要】本文介绍了单模型机动目标跟踪算法的仿真研究。
在分析了研究背景、研究意义和研究内容。
在对单模型机动目标跟踪算法的概述、模型建立与仿真、算法设计与实现、实验结果分析以及性能评价与比较进行了详细阐述。
结论部分探讨了本文的创新点、存在的问题与展望,并对研究内容进行总结。
通过本文的研究,可以有效提高机动目标跟踪算法的性能,为实际应用提供了有效的参考和借鉴。
【关键词】单模型、机动目标、跟踪算法、仿真、模型建立、算法设计、实验结果、性能评价、创新点、存在问题、展望、总结。
1. 引言1.1 研究背景目标跟踪是目前计算机视觉和机器学习等领域的热门研究方向之一。
随着人工智能技术的不断发展和应用,单模型机动目标跟踪算法的研究备受关注。
在实际应用中,目标跟踪算法能够帮助智能系统实时捕捉并跟踪视频中移动的目标,为视频监控、交通识别、无人驾驶等领域提供强大支持。
随着计算机硬件性能的提升和深度学习算法的快速发展,单模型机动目标跟踪算法的效果和性能得到了大幅提升。
在实际应用中,仍然存在一些问题亟待解决,如目标遮挡、光照变化、复杂背景等因素对目标跟踪的影响,仍然是困扰研究者的挑战。
通过对单模型机动目标跟踪算法进行仿真研究,可以更深入地理解算法原理、优化算法设计,并进一步提高算法在实际应用中的性能。
本文将从模型建立与仿真、算法设计与实现、实验结果分析、性能评价与比较等方面展开研究,旨在为单模型机动目标跟踪算法的进一步发展提供参考和借鉴。
1.2 研究意义单模型机动目标跟踪算法是目前研究的热点之一,其在军事防御、智能监控、无人驾驶等领域有着广泛的应用前景。
机动目标通常指的是运动速度快、方向变化大的目标,对其进行跟踪能够提高系统对目标的实时监测与定位精度,有助于提升系统的性能和效率。
在现代战争中,敌方目标的机动性越来越强,传统的静态目标跟踪算法已经无法满足实际需求。
研究单模型机动目标跟踪算法对于提高军事作战能力具有重要意义。
单模型机动目标跟踪算法仿真本文针对单模型的机动目标,具体阐述了匀加速模型(CA)的应用实例,通过算法仿真分析出这两个模型在实际应用中的优缺点,并且指出CV模型应用的局限性,以及CA模型在加速度跳变的时刻存在一个收敛的过程,为以后通过改善跟踪门来解决单模型机动目标跟踪性能的方案提供参考依据。
标签:机动目标;雷达跟踪;仿真;匀加速单模型1 提出问题及场景假设(1)问题描述。
本文研究的例子是二维平面雷达。
然而,当发现目标运动的时候,要实现准确无误的追踪目标就显得有一定难度,因为一般情况下,很难十分精准的预测运动目标的下一步状态[1]。
因此就需要提供准确的机动目标跟踪模型。
现如今广泛使用的机动目标跟踪模型一般为匀速度模型(CV),匀加速模型(CA)以及Signer模型[2]。
由于量测数据大多含有噪声和杂波,为了提高目标状态(位置、速度等)估计精度,通常要对量测数据进行预处理以提高数据的准确度和精度。
(2)场景假设。
假设有一个坐标雷达来观察飞机上的移动目标。
移动速度为200米/秒,目标的起点为原点,匀加速度运动在x轴方向上进行50-100秒。
加速度ax=20m/s,ay=0m/s,并且在x轴的正方向上以100-150s执行恒速线性运动,实现目标机动。
设定雷达的扫描周期T=2秒,针对于目标进行观察,其噪声的标准差等于100米。
建立了雷达跟踪算法,建立算法仿真。
2 模型算法考虑随机干扰情况。
当目标无机动,即目标作匀速或匀加速直线运动时,可分别采用常速CV模型或三阶常加速CA模型。
从以上方可看出,CV和CA都适用于线性模型,为目标跟踪算法优化计算。
但是当目标发生机动,其加速度矢量有了改变,运用此模型后的跟踪效果将会不太理想,因此就要求立足于目标的机动情况来运用相关模型。
3 具体实现4 仿真结果仿真程序通过MATLAB平台来编写,機动目标跟踪滤波器采用蒙特卡罗来仿真。
并且获得仿真结果。
CA模型(左)和singer模型(右)。
第1篇YOLOv11目标检测模型1. 模型介绍:YOLOv11是由Ultralytics公司开发的新一代目标检测算法,其在COCO数据集上实现了较高的平均精度(mAP)得分,同时参数数量比YOLOv8m少22%,计算效率更高。
2. 实验目的:本实验旨在实现一个目标检测方案,使用YOLOv11算法适配不同分辨率(超高、高、节能)的输入,并将其预处理为统一的640x640分辨率,以识别图片中的数字区域。
3. 实验方法:- 网络结构:对比YOLOv8和YOLOv11模型组成,分析核心模块和注意力模块的区别。
- 数据预处理:将不同分辨率的输入预处理为统一的640x640分辨率。
- 实验设置:设置实验参数,如迭代次数、采样间隔等。
- 实验效果:分析准确率、内存占用、功耗和推理时间等指标。
4. 实验结果:- 准确率:YOLOv11在COCO数据集上实现了较高的mAP得分。
- 内存占用:YOLOv11参数数量较少,计算效率高,内存占用较低。
- 功耗:由于计算效率高,YOLOv11的功耗较低。
- 推理时间:YOLOv11的推理时间较短。
基于EKF的目标跟踪实例1. 模型介绍:该实例实现了基于IMM算法的目标跟踪,使用三种不同的运动模型(匀速直线运动、左转弯和右转弯)来预测目标的位置,并通过卡尔曼滤波进行状态估计。
2. 代码介绍:- 使用MATLAB编写代码,实现基于IMM算法的目标跟踪。
- 代码包含仿真参数设置、模型量测矩阵、模型过程噪声加权矩阵等。
3. 实验结果:- 通过仿真验证了IMM算法在目标跟踪中的有效性。
总结YOLOv11和基于EKF的目标跟踪实例都是计算机视觉领域中的重要技术。
YOLOv11在目标检测方面具有较高的准确率和计算效率,而基于EKF的目标跟踪实例在目标跟踪方面具有较高的精度。
这些技术在实际应用中具有广泛的应用前景。
第2篇一、实验背景随着人工智能技术的快速发展,模型目标算法在计算机视觉、机器人控制等领域得到了广泛应用。
机动目标跟踪算法仿真
李佩琳;张剑云
【期刊名称】《电子信息对抗技术》
【年(卷),期】2017(032)006
【摘要】在民用和军事领域中,机动目标跟踪都有着广泛的应用.在介绍机动目标跟踪方法与原理的基础上,主要对可调白噪声模型、Singer模型和当前统计模型三种机动目标跟踪算法进行了研究与仿真分析.最后通过对各模型的滤波性能进行比较,得出相应的结论.
【总页数】5页(P16-20)
【作者】李佩琳;张剑云
【作者单位】电子工程学院,合肥230037;电子工程学院,合肥230037
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.524
【相关文献】
1.机动目标跟踪算法仿真 [J], 刘顺成;吴晓露;韩奎侠;韩卫华
2.基于杂波环境下的机动目标跟踪算法仿真 [J], 刘洲洲
3.单模型机动目标跟踪算法仿真 [J], 荣庆
4.单模型机动目标跟踪算法仿真 [J], 荣庆
5.单模型机动目标跟踪算法仿真 [J], 荣庆
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单模型机动目标跟踪算法的仿真研究摘要:分析研究了用CV模型,CA模型,Singer模型对单机动目标进行跟踪算法的matlab仿真。
比较了各模型的滤波性能,得出了一些有意义的结论。
关键词:目标跟踪;卡尔曼滤波;CV模型;CA模型;Singer模型;一.问题描述本文研究的实例是一个二维平面的雷达这个问题属于单目标跟踪问题,一般来说,如果目标做匀速直线运动时,跟踪问题十分容易;但当目标做机动时,由于无法准确预知目标下一时刻的运动状态,使得跟踪变得很困难。
这就需要发展合适的目标运动模型,现在的各种模型大致分为单模型和多模型方法,由于多模型较为复杂,这里我们仅对单模型方法进行讨论。
常用的单模型有匀速模型(CV)、匀加速模型(CA)、Signer模型。
现实世界中的大部分运动目标都存在各种机动,目标做匀速直线飞行的概率很小,采用CV模型一般是不可取的,只有当目标做匀速直线飞行或者近似匀速直线飞行时才能取得很好的效果。
机动强度不大时,可以采用CA模型或者Singer模型雷达对目标的量测并不真实准确,而是存在一定的随机噪声干扰,一般假设噪声符合高斯分布。
由于量测数据大多含有噪声和杂波,为了提高目标状态(位置、速度等)估计精度,通常要对量测数据进行预处理以提高数据的准确度和精度。
情景想定假定有一二座标雷达对一平面上运动的目标进行观测,目标在0-400秒沿轴作恒速直线运动,运动速度为15米/秒,目标的起始点为(-10000米,2000米),在=ty=t400-600秒向x轴方向做的慢转弯,加速度为ax=-0.075米/秒,ay=0.075米/秒,完成慢转弯。
雷达扫描周期02=T2秒,和独立地进行观测,观测噪声的标准差均为100米。
试建立雷达对目标的跟踪算法,并进行仿真分析,给出仿真分析结果。
二.模型建立1.考虑随机干扰情况。
当目标无机动,即目标作匀速或匀加速直线运动时,可分别采用常速CV模型或三阶常加速CA模型。
其CV模型可以表示为:其CA模型可以表示为:式中...,,xxx分别为运动目标的位置、速度和加速度分量,w(t)是均值为零,方差为2σ的高斯白噪声。
目录机动目标跟踪的仿真实现引言 (3)一、机动目标跟踪概述 (3)概念, (3)现状 (4)二、机动目标运动模型 (4)CV和CA模型 (4)Singer模型............................................................................................................................. .5 半马尔可夫模型. (6)协同转弯模型 (6)“当前”统计模型 (7)三、机动目标跟踪算法 (8)单机动目标跟踪算法 (8)多机动目标跟踪算法 (11)四、机动目标跟踪滤波仿真 (13)问题描述 (13)模型建立 (14)滤波算法 (20)仿真实现 (24)五、个人总结 (28)引言基本的Kalman滤波稳定、一直收敛的前提是假定建立的系统模型是无偏的,而当我们对跟踪目标的先验知识了解较少或者目标本身出现机动时,建立的模型就会存在固定的偏差,而这有可能会导致滤波的发散,估计的结果也不再是一个最大的后验概率估计。
所以如果我们班能准确地建立系统模型,那么就能对莫彪进行准确地跟踪。
当前机动目标跟踪可以分为两大类:单模型(Single model,SM)算法和多模型(multiple model,MM)算法。
其后为了有效的解决结构或者参数是时变的情况,1984年,Blom首先提出了交互式多模型(interacting multiple model,IMM)算法。
目前主要将IMM算法和JPDA、MHT算法有机的结合起来,解决杂波环境下的多个机动目标跟踪问题。
本文主要对机动目标跟踪的模型、算法、以及仿真实现,所面临的问题进行简单的认识研究。
一、机动目标跟踪的概述概念对于目标跟踪来说,要完成对目标的跟踪,就必须对目标的状态(位置,速度,加速度)进行估计和预测,简而言之要对目标进行跟踪,建立机动目标运动模型是对其进行跟踪的基础。
单模型机动目标跟踪算法仿真机动目标跟踪是计算机视觉中一个重要的任务,广泛应用于无人驾驶、视频监控、智能交通等领域。
本文将介绍一种常用的单模型机动目标跟踪算法,并进行仿真实验,通过分析评估算法的性能。
我们介绍一下单模型机动目标跟踪的基本原理。
该算法将跟踪问题建模为一个状态估计问题,目标的位置可以用状态变量表示,通过观测数据对目标的状态进行估计和更新。
常用的模型可以是卡尔曼滤波器或者粒子滤波器。
在实际操作中,我们首先需要在图像中检测到目标的初始位置,并将其作为初始状态。
然后,在时间序列中依次更新目标的状态,同时不断接收图像数据进行观测。
通过将观测数据融合到状态估计中,我们可以实时跟踪目标的位置。
接下来,我们进行仿真实验。
我们选取一个模拟器生成的机动目标数据集,并使用该数据集对算法进行仿真测试。
数据集包括一系列连续的图像帧,每个帧中包含了目标在图像中的位置。
我们将数据集分为训练集和测试集,其中训练集用于模型的参数估计,测试集用于算法性能的评估。
在实验中,我们使用Python编程语言,借助OpenCV和NumPy库进行图像处理和数据处理。
我们需要实现目标的检测,这可以通过滑动窗口方法、神经网络等方式进行。
在本文中,我们使用了一个已经训练好的目标检测器。
接着,我们需要实现状态估计算法。
以卡尔曼滤波器为例,我们需要定义系统模型和观测模型。
系统模型描述了目标的动态变化规律,观测模型描述了观测数据与目标状态的关系。
通过最小均方误差准则,我们可以计算出目标的状态估计。
在实际应用中,我们通常会遇到一些挑战,如目标运动模式的复杂性、观测噪声的干扰等。
为了应对这些挑战,我们可以使用一些改进的算法,如扩展卡尔曼滤波器、粒子滤波器等。
我们通过实验评估算法的性能。
我们可以使用一些评价指标,如精确度和鲁棒性等,来评估算法对目标跟踪的准确程度和稳定性。
通过与其他算法进行比较,我们可以找到最适合我们应用场景的算法。
本文介绍了单模型机动目标跟踪的基本原理和实现方法,并进行了仿真实验来评估算法的性能。
单模型机动目标跟踪算法的仿真研究摘要:分析研究了用CV模型,CA模型,Singer模型对单机动目标进行跟踪算法的matlab仿真。
比较了各模型的滤波性能,得出了一些有意义的结论。
关键词:目标跟踪;卡尔曼滤波;CV模型;CA模型;Singer模型;一.问题描述本文研究的实例是一个二维平面的雷达这个问题属于单目标跟踪问题,一般来说,如果目标做匀速直线运动时,跟踪问题十分容易;但当目标做机动时,由于无法准确预知目标下一时刻的运动状态,使得跟踪变得很困难。
这就需要发展合适的目标运动模型,现在的各种模型大致分为单模型和多模型方法,由于多模型较为复杂,这里我们仅对单模型方法进行讨论。
常用的单模型有匀速模型(CV)、匀加速模型(CA)、Signer模型。
现实世界中的大部分运动目标都存在各种机动,目标做匀速直线飞行的概率很小,采用CV模型一般是不可取的,只有当目标做匀速直线飞行或者近似匀速直线飞行时才能取得很好的效果。
机动强度不大时,可以采用CA模型或者Singer模型雷达对目标的量测并不真实准确,而是存在一定的随机噪声干扰,一般假设噪声符合高斯分布。
由于量测数据大多含有噪声和杂波,为了提高目标状态(位置、速度等)估计精度,通常要对量测数据进行预处理以提高数据的准确度和精度。
情景想定假定有一二座标雷达对一平面上运动的目标进行观测,目标在0-400秒沿轴作恒速直线运动,运动速度为15米/秒,目标的起始点为(-10000米,2000米),在=ty=t400-600秒向x轴方向做的慢转弯,加速度为ax=-0.075米/秒,ay=0.075米/秒,完成慢转弯。
雷达扫描周期02=T2秒,和独立地进行观测,观测噪声的标准差均为100米。
试建立雷达对目标的跟踪算法,并进行仿真分析,给出仿真分析结果。
二.模型建立1.考虑随机干扰情况。
当目标无机动,即目标作匀速或匀加速直线运动时,可分别采用常速CV模型或三阶常加速CA模型。
其CV模型可以表示为:其CA模型可以表示为:式中...,,xxx分别为运动目标的位置、速度和加速度分量,w(t)是均值为零,方差为2σ的高斯白噪声。
从上式可以看出,CV和CA模型都是线性模型,这给目标跟踪算法的事先带来了方便,简化了计算。
当目标处于机动状态即目标的加速度向量发生变化时,采用以上模型会引起较大的误差,这时需要全面考虑目标的机动状态采用其他模型,如下面介绍的目标模型。
时间相关模型(Singer模型)Singer首次假设机动加速度a(t)服从一阶时间相关过程,其时间相关函数Ra(t)为指数衰减形式,即:式中,2aσ为目标加速度方差:a为机动频率。
假定机动加速度均值为零,机动加速度的概率密度函数近似服从均匀分布,方差2aσ由近似服从均匀分布概率密度计算得来,即为:式中,Amax为最大机动加速度;Pmax为其发生概率;P0为非机动发生概率。
对时间相关函数Ra(t)应用Wiener—Kolmogorov白化方法后,机动加速度a(t)可用输入为白噪声的一阶时间相关模型来表示,即:则这时机动目标模型可表示为:式中,W(t)是均值为零,方差为22σa的白噪声。
三.具体实现1.CV(恒速)模型取状态变量为:⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=..y y x x X状态方程为:X(k+1)=ΦX(k)观测方程为:Z(k)=HX(k)+V(k)其中:Z=⎥⎦⎤⎢⎣⎡y x Z Z V=⎥⎦⎤⎢⎣⎡y x V V H=⎥⎦⎤⎢⎣⎡0 0 1 00 0 0 1 Φ=T;0,0,0,1]0,0;0,0,1,T,0,0;0,1,[1, 对目标位置和速度的最佳滤波和最佳预测如下:预测:^X (k/k-1)=Φ^X (k-1/k-1)预测误差协方差:P(k/k-1)=ΦP(k -1/k-1)ΦT卡尔曼增益:K(k)= P(k/k-1)H T [H P(k/k-1)H T +R]-1滤波: ^X (k/k)=^X (k/k-1)+K(k)[Z(k)-H ^X (k/k-1)]滤波协方差:P(k/k)=[I-K(k)H]P(k/k-1)其中:R=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡2200y x σσ 滤波的初始化在实际中,我们通常无法得知目标的初始状态,这时我们可以利用前几个观测值建立状态的起始估计。
由于只考虑目标位置和速度,这里利用前两个观测值建立起始估计,即两点起始法:^X (2/2)=[]vy zy(1);vx ;zx (1);P (2/2)=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡ )var^2/(T^2*2 2/T, var^ 0,0,T; var^2/r^2, va 0, 0,0; 0, ),var^2/(T^2*2 var/T,*var 0; 0, 2/T, var^ var^2,2x σ=2y σ=10000仿真分析采用MATLAB 编写仿真程序,利用蒙特卡罗方法对跟踪滤波器进行仿真分析,次数为50次。
以下给出仿真图和结果分析。
(1).假设为匀速直线运动(0-400s )图一图一显示了在匀速直线运动下CV 模型的滤波效果。
图二显示了X轴滤波误差的均值,即∑=-=Mii ixkkxkxMke1)]/(ˆ)([1 )(图三图三显示了滤波误差的标准差,即[]212ˆ)()]/(ˆ)([1k e k k x k x M xM i i i x --=∑=σ可以看到,CV 模型在匀速直线运动的目标跟踪效果很好。
相比于观测噪声的标准差均为100米,滤波后的滤波误差的标准差降到20米左右。
(2)CV 模型进行机动目标的跟踪滤波。
图四 从图四可以看到,在机动目标的跟踪中,CV 模型得到的滤波曲线已经偏离了实际的飞行线路。
因此在机动目标跟踪中,一般不用CV 模型。
2.CA(匀加速)模型取状态变量为:⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=......y x y y x x X状态方程为:X(k+1)=ΦX(k)观测方程为:Z(k)=HX(k)+V(k)其中:Z=⎥⎦⎤⎢⎣⎡y x Z Z V=⎥⎦⎤⎢⎣⎡y x V VH=0];0,0,1,0,0, ,0;[1,0,0,0,0 Φ=1]0, 0, 0, 0, 0,0;1, 0, 0, 0, 0,T;0, 1, 0, 0, 0,T^2;*0.5 0, T, 1, 0, 0,0;T, 0, 0, 1, 0, 0;T^2,*0.5 0, 0, T, [1, 对目标位置和速度的最佳滤波和最佳预测如下:预测:^X (k/k-1)=Φ^X (k-1/k-1)预测误差协方差:P(k/k-1)=ΦP(k -1/k-1)ΦT卡尔曼增益:K(k)= P(k/k-1)H T [H P(k/k-1)H T +R]-1滤波: ^X (k/k)=^X (k/k-1)+K(k)[Z(k)-H ^X (k/k-1)]滤波协方差:P(k/k)=[I-K(k)H]P(k/k-1)其中:R=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡2200y x σσ 滤波的初始化在实际中,我们通常无法得知目标的初始状态,这时我们可以利用前几个观测值建立状态的起始估计。
由于只考虑目标位置和速度,这里利用前两个观测值建立起始估计,即两点起始法:^X (2/2)=[]ay ax ,vy,zy(1);vx ;zx (1);2x σ=2y σ=10000 协方差矩阵为:m p 11(k-Δ/k-Δ)=11R m p 12(k-Δ/k-Δ)=211R /T m p 15(k-Δ/k-Δ)=211R /T 2m p 55(k-Δ/k-Δ)=4[11R +11p (k-Δ-1/k-Δ-1)+2T 12p (k-Δ-1/k-Δ-1)+T 222p (k-Δ-1/k-Δ-1)]/ T 4m p 22(k-Δ/k-Δ)= 411R/T4+411p(k-Δ-1/k-Δ-1)/T2+22p(k-Δ-1/k-Δ-1)+412p(k-Δ-1/k-Δ-1)/Tm p 25(k-Δ/k-Δ)= 411R/T3+411p(k-Δ-1/k-Δ-1)/T3+222p(k-Δ-1/k-Δ-1)/T+612p(k-Δ-1/k-Δ-1)/T2 考虑到协方差的初始矩阵对滤波的效果影响不大,可以简单的设置为对角矩阵。
仿真分析采用MATLAB编写仿真程序,利用蒙特卡罗方法对跟踪滤波器进行仿真分析,次数为50次。
以下给出仿真图和结果分析。
(1)假设为匀加速模型(0-600s)图五图五显示了在匀加速直线运动下CA模型的滤波效果。
图六图六显示了X轴滤波误差的均值;图7图7显示了滤波误差的标准差;可以看到,CA模型在匀加速直线运动的目标跟踪效果很好。
相比于观测噪声的标准差均为100米,滤波后的滤波误差的标准差降到20米左右。
(2)机动模型图8从图四可以看到,在机动目标的跟踪中,CA 模型得到的滤波曲线也不能很好的模拟实际的飞行线路,滤波效果不太好。
但是,CA 模型在机动目标的跟踪过程中要比CV 模型滤波效果好。
辛格(Singer)算法(1) 算法描述假定目标的运动方程可以描述为:。
X (t)=FX(t)+Ga(t) (a(t)为目标的加速度)经变形:。
X (t)=FX(t)+G ω(t)其中:X(t)=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡)()()()()()(t a t y t y t a t x t x y x 。
F=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡--αα0000010000001000000000000100000010 G=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡100100 根据连续性系统的最佳滤波理论,求解上述方程并将其离散化,得状态方程为:X(k+1)=ΦX(k)+W(k)其中(假设X 方向和Y 方向上的各分量统计特性相同):X=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡y x a y y a x x 。
Φ=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-++--++-------TTT T T T e e e T T e e e T T αααααααααααα000)1(100000)1(110000000000)1(100000)1(1122W(k)为白噪声序列,均值为零,方差为Q(k),可以证明,Q=2α2a σ⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡3323132322121312113323132322121312110000000000000000q q q q q q q q q q q q q q q q q q 11q =)2/()423/221(52233αααααααT T Te T T T e ----++- 12q =)2/()2221(4222αααααααT T Te e eT T T+-+-+----13q =)2/()21(32ααααT T Te e ---- 22q =)2/()234(32ααααT e e T T +----23q =)2/()21(22αααT T e e ---+ 33q =)2/()1(ααT e --目标观测模型为:Z(k)=HX(k)+V(k)其中:Z=⎥⎦⎤⎢⎣⎡y x Z Z V=⎥⎦⎤⎢⎣⎡y x V V H=⎥⎦⎤⎢⎣⎡001000000001 将非机动目标的滤波方程中预测误差协方差改为:P(k/k-1)=ΦP(k -1/k-1)ΦT +Q(k)其余方程不变即得Singer 算法得滤波方程。