AoA-ToA目标跟踪的偏差补偿卡尔曼滤波算法 被引量：5

1

作者 林杰 齐望东 +1 位作者 刘鹏 赵跃新 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2020年第6期657-666,共10页

在以到达角(AoA)和到达时间(ToA)作为观测量的目标跟踪中,已有的非线性卡尔曼滤波很难同时兼顾低计算复杂度和高跟踪精度.针对该问题,提出了一种简单有效的偏差补偿卡尔曼滤波算法(BCKF).该算法首先利用AoA和ToA的等价几何关系对非线性... 在以到达角(AoA)和到达时间(ToA)作为观测量的目标跟踪中,已有的非线性卡尔曼滤波很难同时兼顾低计算复杂度和高跟踪精度.针对该问题,提出了一种简单有效的偏差补偿卡尔曼滤波算法(BCKF).该算法首先利用AoA和ToA的等价几何关系对非线性观测方程进行伪线性化,得到伪线性卡尔曼滤波(PLKF).为解决PLKF面临的偏差问题,BCKF从理论推导了偏差构成项以及分析各项偏差的影响,然后补偿由伪线性观测噪声向量和观测矩阵相关性引起的偏差,实现更准确的状态估计.复杂度的理论分析和滤波性能的仿真结果表明,相较于其他滤波算法,BCKF以较低的计算开销实现了更高的跟踪精度,低噪声情况下可达到后验克拉美罗下界,并且收敛速度快,不容易受到初始误差的影响. 展开更多

关键词 目标跟踪 卡尔曼滤波 伪线性估计 偏差补偿

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Laplace测量噪声下基于L1-WIV的BOTMA算法

2

作者 高灿 骆吉安 《杭州电子科技大学学报（自然科学版）》 2024年第2期8-13,共6页

提出一种基于L1-加权工具变量方法的纯方位目标运动分析(Bearing-only Target Motion Analysis,BOTMA)算法,以解决传统BOTMA算法在Laplace噪声下的性能下降问题。首先用伪线性估计算法对目标状态进行初步估计,其次采用Majorization-Mini... 提出一种基于L1-加权工具变量方法的纯方位目标运动分析(Bearing-only Target Motion Analysis,BOTMA)算法,以解决传统BOTMA算法在Laplace噪声下的性能下降问题。首先用伪线性估计算法对目标状态进行初步估计,其次采用Majorization-Minimization伪线性估计实现L1范数下的BOTMA,最后采用L1-加权工具变量法减少估计偏差。仿真实验给出了所提算法在不同噪声标准差、采样次数和传感器观测位置下的估计性能。结果表明,所提出算法相比传统的BOTMA算法具有更高的估计精度。 展开更多

关键词 纯方位 Majorization-Minimization方法 加权工具变量算法 伪线性估计

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一种基于角度测量估计飞行目标运动参数的新方法 被引量：2

3

作者 刘哲 卫军胡 +2 位作者 赵军 姚东升 孙国基 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期986-990,共5页

针对伪线性参数估计的实时性问题,提出了一种基于角度测量的飞行目标运动参数实时估计、跟踪算法.该算法对角度量测方程在当前飞行目标运动参数估计值附近进行泰勒级数展开,得出该时刻飞行目标的运动参数估计值与角度测量值之间的线性关... 针对伪线性参数估计的实时性问题,提出了一种基于角度测量的飞行目标运动参数实时估计、跟踪算法.该算法对角度量测方程在当前飞行目标运动参数估计值附近进行泰勒级数展开,得出该时刻飞行目标的运动参数估计值与角度测量值之间的线性关系.在此基础上,利用最大似然估计法对估计值和估计误差协方差矩阵进行实时更新,再将更新值带入目标运动状态方程,以获得下一时刻的估计值和估计误差协方差,从而实现了飞行目标运动参数的迭代估计.仿真实验表明,所提算法可实现空中飞行目标的实时定位和位置、速度运动参数的实时估计,且无需存储大量的历史数据,其与伪线性参数估计算法相比,计算效率可提高50%. 展开更多

关键词 飞行目标 运动参数估计 伪线性测量 目标跟踪

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利用角度测量估计机动目标运动参数的方法 被引量：1

4

作者 刘哲 卫军胡 +2 位作者 赵军 姚东升 孙国基 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期67-71,共5页

针对伪线性参数估计不适用于运动参数估计的问题,提出了一种基于角度测量的飞行目标运动参数实时估计和跟踪算法.该算法对角度量测方程在当前飞行目标运动参数估计值附近进行泰勒级数展开,得到飞行目标此刻的运动参数估计值与角度测量... 针对伪线性参数估计不适用于运动参数估计的问题,提出了一种基于角度测量的飞行目标运动参数实时估计和跟踪算法.该算法对角度量测方程在当前飞行目标运动参数估计值附近进行泰勒级数展开,得到飞行目标此刻的运动参数估计值与角度测量值之间的线性关系.在此基础上,利用最大似然估计法对参数估计值和估计误差协方差矩阵进行实时更新,并将更新值带入目标运动状态方程来估计下一时刻飞行目标的参数值和协方差,从而实现了飞行目标运动参数的迭代估计.仿真实验表明,所提算法可实现空中飞行目标的实时定位,且无需存储大量的历史数据,与伪线性参数估计算法相比,计算效率可提高50%. 展开更多

关键词 飞行目标 运动参数估计 伪线性测量 目标跟踪

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辅助变量纯方位目标跟踪算法 被引量：9

5

作者 蔚婧 文珺 +1 位作者 李彩彩 李亚安 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期167-172,共6页

为克服伪线性估计方法在纯方位目标跟踪中估计参数的有偏性,提出了一种改进的辅助变量算法.该算法通过曲线拟合前几个时刻的方位角测量序列来获得当前时刻目标方位角的估计值,并将此作为辅助变量,通过最小二乘方法对目标参数进行估计,... 为克服伪线性估计方法在纯方位目标跟踪中估计参数的有偏性,提出了一种改进的辅助变量算法.该算法通过曲线拟合前几个时刻的方位角测量序列来获得当前时刻目标方位角的估计值,并将此作为辅助变量,通过最小二乘方法对目标参数进行估计,理论上可以获得目标参数的无偏估计.针对单、双观测站两种不同情况,推导出了系统观测模型,并给出了具体实现步骤.仿真实验的结果表明,与已有的研究相比,该算法具有更快的收敛速度和更高的估计精度,在工程实践中具有广泛的应用. 展开更多

关键词 目标跟踪 伪线性估计 辅助变量 控制理论

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基于非机动单站的目标运动状态无偏估计

6

作者 林建军 王骧予涵 +1 位作者 班晓军 黄显林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1034-1044,共11页

为了解决远距离场景下基于非机动单站的目标跟踪问题,提出了一种基于三维到达角信息且具有渐进无偏特性的目标跟踪算法。以相对运动模型为研究对象,在速率先验已知的条件下,建立基于非机动单站的运动模型与观测模型,并对系统可观测性进... 为了解决远距离场景下基于非机动单站的目标跟踪问题,提出了一种基于三维到达角信息且具有渐进无偏特性的目标跟踪算法。以相对运动模型为研究对象,在速率先验已知的条件下,建立基于非机动单站的运动模型与观测模型,并对系统可观测性进行了分析。为了解决伪线性最小二乘算法的有偏性问题,提出了一种具有渐进无偏性能的约束总体最小二乘法,并证明了该方法的无偏性。仿真结果表明,在百公里级别的三维到达角跟踪中,角测量标准差分别为0.1°,0.2°,0.3°时,约束总体最小二乘法50~100 s内的时均相对距离误差能达到6%,12%,21%,时均绝对位置误差达到9,19,35 km;而初始距离为70,140,280 km时50~100 s内的时均相对距离误差能达到1%,6%,30%,时均绝对位置误差为0.7,9,30 km,100 s时的相对距离误差均能降到10%以内,精度提升效果最明显,且算法运行速度与伪线性最小二乘法在同一个量级。约束总体最小二乘法收敛速度快、定位精度高,且具有较快的运行效率,受测角误差与初始距离的影响较小,能够为远距离场景下的非机动单站三维到达角目标跟踪提供有效方法。 展开更多

关键词 目标跟踪 三维到达角 伪线性 渐进无偏估计

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基于纯方位角测量的水下目标被动跟踪技术 被引量：4

7

作者 宋绪栋 蔚婧 +1 位作者 李晓花 李亚安 《鱼雷技术》 2012年第5期353-358,共6页

水下目标的被动跟踪技术在军事上具有重要的应用价值,为了解决基于纯方位角测量的水下目标被动跟踪技术在实际应用中的问题,研究了几种适合于单、双观测站的水下目标被动跟踪算法。分别对伪线性估计算法、扩展卡尔曼滤波算法、无迹卡尔... 水下目标的被动跟踪技术在军事上具有重要的应用价值,为了解决基于纯方位角测量的水下目标被动跟踪技术在实际应用中的问题,研究了几种适合于单、双观测站的水下目标被动跟踪算法。分别对伪线性估计算法、扩展卡尔曼滤波算法、无迹卡尔曼滤波算法在不同参数情况下的性能进行了详细的仿真与分析。仿真结果表明,静止单观测站虽不能获得目标的完全观测,但是在具有一定先验信息的情况下,伪线性估计算法也可以实现对目标轨迹的估计;双观测站可以获得对目标的完全观测,并且在观测方程严重非线性的情况下,无迹卡尔曼滤波方法的性能要优于扩展卡尔曼滤波方法。仿真结果对工程应用具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 水下目标 纯方位目标跟踪 伪线性估计 扩展卡尔曼滤波 无迹卡尔曼滤波

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三维AoA目标跟踪的二次约束卡尔曼滤波算法 被引量：3

8

作者 赵跃新 齐望东 +2 位作者 刘鹏 袁恩 徐兵 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第8期2263-2272,共10页

在基于到达角(angle of arrival,AoA)的三维目标跟踪中,伪线性卡尔曼滤波具有稳定性高和计算复杂度低的优点,但是严重的偏差问题使其跟踪精度迅速下降。针对该问题,提出一种二次约束卡尔曼滤波(quadratic constraint Kalman filter,QCKF... 在基于到达角(angle of arrival,AoA)的三维目标跟踪中,伪线性卡尔曼滤波具有稳定性高和计算复杂度低的优点,但是严重的偏差问题使其跟踪精度迅速下降。针对该问题,提出一种二次约束卡尔曼滤波(quadratic constraint Kalman filter,QCKF)算法。首先引入涉及所有观测噪声项的增广矩阵,然后建立与线性卡尔曼滤波等价的目标函数并且附加含有二次项的约束条件,以此降低偏差影响,实现更准确的状态更新。QCKF算法采用广义特征值分解求解约束优化问题,无法直接通过状态更新表达式推导其协方差矩阵,因此利用约束条件以及矩阵扰动方法完成协方差矩阵更新。仿真分析表明,QCKF算法相较于其他非线性滤波算法具有更优的跟踪性能,不仅在低噪声条件下可达到后验克拉美罗下界,而且当噪声严重时能够显著降低跟踪误差,并且计算开销不高。 展开更多

关键词 目标跟踪 到达角 卡尔曼滤波 二次约束 伪线性估计

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一种纯方位跟踪中的在线式伪线性算法 被引量：1

9

作者 薛锋 刘健 刘忠 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2006年第3期13-17,共5页

针对伪线性参数估计不能进行实时状态跟踪的问题,讨论了一种新的在线式的伪线性跟踪算法.对算法的实现过程进行了推导,并应用于纯方位目标的跟踪问题中.仿真结果表明,与传统累积形式的伪线性跟踪算法相比,该算法在保证一定精度的同时,... 针对伪线性参数估计不能进行实时状态跟踪的问题,讨论了一种新的在线式的伪线性跟踪算法.对算法的实现过程进行了推导,并应用于纯方位目标的跟踪问题中.仿真结果表明,与传统累积形式的伪线性跟踪算法相比,该算法在保证一定精度的同时,能够降低每个估计时刻的计算量,减少计算占用的资源,是一种有效的算法. 展开更多

关键词 纯方位跟踪 伪线性估计 在线估计

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双基阵纯方位目标跟踪无偏最小二乘估计算法 被引量：1

10

作者 顾晓东 袁志勇 邱志明 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2010年第1期107-110,共4页

纯方位目标跟踪是非线性估计问题,伪线性估计算法是主要的纯方位目标跟踪算法之一,其计算简单,但对测量方程进行线性化处理后其运动要素的估计会出现发散或偏置现象。为了克服伪线性估计算法的估计有偏性,本文提出一种带约束条件的最小... 纯方位目标跟踪是非线性估计问题,伪线性估计算法是主要的纯方位目标跟踪算法之一,其计算简单,但对测量方程进行线性化处理后其运动要素的估计会出现发散或偏置现象。为了克服伪线性估计算法的估计有偏性,本文提出一种带约束条件的最小二乘估计算法,使得伪线性化后的均方等效误差最小来实现目标运动要素的无偏估计。通过仿真说明了利用该方法所得到的位置、速度跟踪误差曲线能很好快速地逼近CRLB,比双基阵EKF滤波器及伪线性估计算法有着更好的收敛速度和跟踪精度,证明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 双基阵 纯方位 伪线性估计 无偏估计

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基于无偏伪线性卡尔曼滤波的3D到达角目标跟踪

11

作者 赵唯 黄子豪 郝程鹏 《水下无人系统学报》 2023年第5期669-678,共10页

在3D到达角目标跟踪研究中,伪线性卡尔曼滤波(PLKF)因计算复杂度低且对初始误差不敏感受到较大关注,但观测矩阵与噪声之间的相关性会使PLKF的目标状态估计存在一定偏差。针对这一问题并考虑观测站存在定位误差的实际情况,文中提出一种3... 在3D到达角目标跟踪研究中,伪线性卡尔曼滤波(PLKF)因计算复杂度低且对初始误差不敏感受到较大关注,但观测矩阵与噪声之间的相关性会使PLKF的目标状态估计存在一定偏差。针对这一问题并考虑观测站存在定位误差的实际情况,文中提出一种3D修正无偏PLKF算法。首先对方位角及俯仰角观测方程进行整体伪线性化,通过修正噪声协方差矩阵来降低观测站定位误差对跟踪精度的影响;其次通过分离观测矩阵中的噪声,降低由观测矩阵和观测噪声相关性引起的估计偏差。仿真分析结果表明,所提算法有效提高了3D到达角目标跟踪在非机动和机动2种场景下的精度,且具有较低的计算复杂度。 展开更多

关键词 目标跟踪 到达角 卡尔曼滤波 伪线性估计 定位误差

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基于速率先验信息的固定单站仅测角目标运动分析 被引量：1

12

作者 张文俊 张敏 +1 位作者 马劲博 柳征 《航天电子对抗》 2021年第1期33-37,共5页

针对固定单站无源定位中仅利用角度对匀速运动目标定位跟踪问题,将速率信息视为先验约束,研究并提出基于伪线性估计和加权伪线性估计的目标运动分析算法。仿真实验表明,固定单站无源定位系统在速率先验信息条件下可以通过仅测角实现对... 针对固定单站无源定位中仅利用角度对匀速运动目标定位跟踪问题,将速率信息视为先验约束,研究并提出基于伪线性估计和加权伪线性估计的目标运动分析算法。仿真实验表明,固定单站无源定位系统在速率先验信息条件下可以通过仅测角实现对匀速运动目标的定位跟踪。 展开更多

关键词 目标运动分析 仅测角 速率先验 伪线性估计

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基于重要性采样的纯方位定位算法

13

作者 薛昌成 骆吉安 申屠晗 《杭州电子科技大学学报（自然科学版）》 2021年第4期34-39,共6页

应用纯方位角解决固定目标无源定位问题时,极大似然估计算法可以转换为非线性优化问题,但该算法需要迭代求解且对初始条件敏感。为此,提出一种新的纯方位定位算法,使用蒙特卡洛重要性采样算法计算该问题的近似全局解。首先,通过观测方... 应用纯方位角解决固定目标无源定位问题时,极大似然估计算法可以转换为非线性优化问题,但该算法需要迭代求解且对初始条件敏感。为此,提出一种新的纯方位定位算法,使用蒙特卡洛重要性采样算法计算该问题的近似全局解。首先,通过观测方程得到关于方位角的极大似然函数,应用Pincus定理得到全局解的形式,从而获得目标位置的概率密度函数;然后,使用伪线性估计算法对目标位置进行初步估计;最后,使用重要性采样算法进行近似计算。仿真实例表明,在不同场景中,重要性采样算法与极大似然估计算法性能相当,非常接近Cramer-Rao下界。 展开更多

关键词 纯方位角 极大似然估计 重要性采样 伪线性估计

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基于收敛方差跟踪的水下目标运动分析

14

作者 康文钰 钱建平 《鱼雷技术》 2005年第1期14-17,共4页

水下目标的被动跟踪由于隐蔽性好, 有着很强的需求背景。本文提出了基于收敛方差跟踪的水下目标运动分析算法, 由于采用方位频率Kalman滤波, 可以得到速度渐近无偏估计, 利用速度估计值对目标位置初值进行线性估计, 进而估计目标运动状... 水下目标的被动跟踪由于隐蔽性好, 有着很强的需求背景。本文提出了基于收敛方差跟踪的水下目标运动分析算法, 由于采用方位频率Kalman滤波, 可以得到速度渐近无偏估计, 利用速度估计值对目标位置初值进行线性估计, 进而估计目标运动状态, 采用该方法可以有效消除直接应用伪线性Kalman滤波算法引起的初值偏差, 仿真结果表明, 该方法对目标运动要素具有良好的估计性能。 展开更多

关键词 目标运动分析 伪线性估计 收敛方差

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