量测不确定性条件下的箱粒子滤波目标跟踪方法

作     者：王宁 段睿 周笑仪 WANG Ning;DUAN Rui;ZHOU Xiaoyi

作者机构：西北工业大学航海学院 

出 版 物：《电子与信息学报》 (Journal of Electronics & Information Technology)

年 卷 期：2024年第46卷第09期

页      面：3654-3661页

核心收录：

学科分类：082403[工学-水声工程] 08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

基　　金：国家自然科学基金(12074315,62101549) 太仓市基础研究计划(TC2023JC18)~~ 

主　　题：水下目标跟踪 主动声呐 箱粒子滤波 量测不确定 

摘      要：在复杂水下环境中，主动声呐的量测值在距离和方位分辨率上存在较大的不确定性，即一个目标回波的能量可能覆盖声呐距离-方位能量谱的多个相邻位置网格。并且，当环境中混响较强时，上述量测不确定性将引起多个区域性的杂波干扰。为了减小状态空间估计的偏差，基于粒子滤波(PF)的跟踪方法需要大量粒子来近似后验概率密度，跟踪的实时性急剧降低。针对上述问题，该文提出一种基于区间量测的箱粒子滤波跟踪方法(IBPF)，对主动声呐量测值进行区间表示，即用一个表示距离和方位区间的箱粒子代替点值量测，用区间表示这种量测不确定性，在提高状态估计稳定性的同时，极大程度地减少了后验概率密度估计所需的粒子数，从而进一步提高计算效率。实验结果表明，所提IBPF与PF相比，能以更高的计算效率获得更优的跟踪性能，对目标的跟踪时间缩短了18.06%，跟踪成功帧数增加了4.29%。