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多传感器目标跟踪信息融合算法研究

多传感器目标跟踪信息融合算法研究

作者：文如泉兰州理工大学

学位级别：硕士

随着目标跟踪在军事和民用领域的广阔应用前景,对目标跟踪问题的研究已经受到人们的广泛关注,机动目标的跟踪问题成为当前的一个研究热点。目前,目标跟踪的研究主要集中在提高算法的机动目标跟踪性能和多传感器信息融合两个方面。本文... 详细信息

随着目标跟踪在军事和民用领域的广阔应用前景,对目标跟踪问题的研究已经受到人们的广泛关注,机动目标的跟踪问题成为当前的一个研究热点。目前,目标跟踪的研究主要集中在提高算法的机动目标跟踪性能和多传感器信息融合两个方面。本文旨在研究机动目标跟踪算法,并对算法存在的一些问题,结合信息融合技术对算法进行改进。卡尔曼滤波对线性高斯系统有最优估计。机动目标的跟踪系统一般都是非线性的。扩展卡尔曼滤波(EKF)就是解决非线性系统最常用的算法,该算法的思想是对系统的非线性作线性化处理,然后根据卡尔曼滤波框架递推滤波。由于EKF对系统模型进行线性化近似引入了误差,而且需要计算雅克比矩阵,不易实现。针对EKF的这些问题,引入无迹变换(UT)对卡尔曼滤波进行改进,得到无迹卡尔曼滤波(UKF),该算法用Sigma点来描述系统的状态,不需要作线性化处理。通过理论分析和仿真实验,表明:与EKF相比,UKF具有实现简单通用性强、跟踪精度高、性能稳定的特点。它完全有可能取代EKF成为一种常用的非线性滤波算法。粒子滤波(PF)是目前最热门的一种机动目标跟踪算法,该算法对系统的非线性非高斯不做限制,与EKF和UKF相比,粒子滤波算法的应用更广泛。但是PF算法中粒子容易出现退化现象,重要性函数的选取对粒子的退化起着至关重要的作用。为克服这一现象,在此引入EKF和UKF算法对重要性函数进行改善,得到优于PF的扩展粒子滤波算法(EPF)和无迹粒子滤波算法(UPF)。通过仿真实验,结果表明EPF和UPF的性能比PF的要好,其中UPF算法的跟踪精度最高的,但是它的运行时间是长,因此实时性较差。最后,对多模型多传感器机动目标跟踪算法进行了研究。交互式多模型算法(IMM)是目前多模型算法的主流。本文结合IMM算法和UPF算法的优点,提出了一种融合算法——交互式多模型无迹粒子算法(IMM-UPF)。在模型集的建立上,根据所用的滤波器的特征,直接采用了三个非线性模型依据马尔可夫转移概率并行工作。通过大量的试验仿真,证明了算法的有效性,而且其性能比UPF的还要好。

关键词：机动目标跟踪信息融合非线性滤波算法粒子滤波算法改进粒子滤波算法交互式多模型无迹粒子滤波算法

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IMM-UPF算法在机动目标跟踪中的研究

计算机工程与应用 2010年第28期46卷 240-243页

作者：曹洁文如泉兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州730050 萍乡高等专科学校机电系江西萍乡337000

为解决机动目标跟踪的非线性和噪声不确定等问题,提出了一种新的滤波算法:融合了交互式多模型(IMM)、粒子滤波(PF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)的IMM-UPF算法。该算法采用多模型结构以跟踪目标的任意机动,粒子滤波能处理非线性、非高斯问题,... 详细信息

为解决机动目标跟踪的非线性和噪声不确定等问题,提出了一种新的滤波算法:融合了交互式多模型(IMM)、粒子滤波(PF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)的IMM-UPF算法。该算法采用多模型结构以跟踪目标的任意机动,粒子滤波能处理非线性、非高斯问题,而采用UKF产生粒子,由于考虑了当前观测值,使得粒子的分布更接近后验概率密度分布,克服粒子的退化现象,从而提高估计精度。系统的模型集根据实际的目标系统设计了三个非线性模型。通过实例仿真,结果证明了IMM-UPF算法的有效性,且其性能优于PF、UPF算法。

关键词：目标跟踪交互式多模型粒子滤波交互式多模型无迹卡尔曼滤波(IMM.UPF)

采用Kalman滤波器船舶机舱电机控制及应用

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舰船科学技术 2018年第1X期40卷 89-91页

作者：辛锋张均文如泉萍乡学院机电学院江西萍乡337000

在船舶机舱中,由于存在众多的电气化控制设备,不可避免存在干扰,而这些干扰会严重影响到设备的正常工作状态,因此一般在电机控制过程中,必须采取措施以滤出噪声的干扰。本文主要介绍Kalman滤波算法在船舶机舱电机控制中的应用,通过Kalma... 详细信息

在船舶机舱中,由于存在众多的电气化控制设备,不可避免存在干扰,而这些干扰会严重影响到设备的正常工作状态,因此一般在电机控制过程中,必须采取措施以滤出噪声的干扰。本文主要介绍Kalman滤波算法在船舶机舱电机控制中的应用,通过Kalman滤波算法构建合理的机电控制模型,能够有效提取出机舱存在的各种噪声波形,并根据这种噪声模型建立了Kalman滤波处理算法,将噪声干扰降到最低。

关键词： Kalman 滤波电机

卡尔曼级联滤波的激光焊接轨迹跟踪研究与应用

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激光杂志 2023年第11期44卷 204-208页

作者：辛锋文如泉萍乡学院机械电子工程学院江西萍乡337055

为了提升激光焊接质量,提出了基于卡尔曼级联滤波的激光焊接轨迹跟踪方法。该方法利用磁光成像方式采集激光焊接时焊缝磁光图像,使用Canny边缘检测算法提取激光焊接焊缝磁光图像的焊缝边缘后,再提取焊缝边缘的位置信息,并通过最小二乘... 详细信息

为了提升激光焊接质量,提出了基于卡尔曼级联滤波的激光焊接轨迹跟踪方法。该方法利用磁光成像方式采集激光焊接时焊缝磁光图像,使用Canny边缘检测算法提取激光焊接焊缝磁光图像的焊缝边缘后,再提取焊缝边缘的位置信息,并通过最小二乘法将拟合点拟合成一条三维直线,该直线即为激光焊缝位置信息;以激光焊缝位置信息为基础,使用基于匙孔形态焊接轨迹跟踪偏差量计算方法,获得激光焊接轨迹跟踪偏差量后,将激光焊缝位置信息和激光焊接轨迹跟踪偏差量,输入卡尔曼级联滤波激光焊接轨迹跟踪模块中,跟踪模块经过状态估计和参数估计,得到激光焊接轨迹跟踪结果。实验表明:该方法跟踪激光焊接轨迹精度较高,同时可有效纠正激光焊缝偏离情况,应用效果显著。

关键词：卡尔曼级联滤波激光焊接轨迹跟踪跟踪偏差量边缘提取匙孔形态

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粒子优化组合的粒子滤波跟踪算法研究

现代雷达 2011年第4期33卷 49-52页

作者：文如泉张龙滨曹洁萍乡高等专科学校机械电子工程系江西萍乡337000 兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州730050

为了改善运动目标跟踪问题中粒子滤波算法(PF)的估计精度,针对粒子滤波出现样本退化以及样本贫乏问题,提出了一种基于粒子优化组合的粒子滤波算法(POCPF)。该算法用一能使粒子朝后验概率分布值较大的区域运动的似然函数来改善粒子的位置... 详细信息

为了改善运动目标跟踪问题中粒子滤波算法(PF)的估计精度,针对粒子滤波出现样本退化以及样本贫乏问题,提出了一种基于粒子优化组合的粒子滤波算法(POCPF)。该算法用一能使粒子朝后验概率分布值较大的区域运动的似然函数来改善粒子的位置,然后重估粒子的权值对粒子进行优化组合,满足粒子的多样性要求,从而克服了粒子的贫乏问题,在一定程度上减少系统状态为达到精确度所需的粒子数目,缩短运行时间。通过仿真实验证明了POCPF算法的有效性,当粒子数相同时,POCPF算法性能优于PF算法。

关键词：粒子滤波粒子退化粒子优化组合运动目标跟踪

基于光谱技术的精密光学元件表面缺陷面积测量

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激光杂志 2022年第7期43卷 200-204页

作者：张兴娇文如泉李伯勋萍乡学院机械电子工程学院江西萍乡337000

为降低多种因素影响导致的精密光学元件表面缺陷面积测量结果不稳定性的问题,研究基于光谱技术的精密光学元件表面缺陷面积测量方法。选取精密光学元件钕玻璃板为测试样品,搭建多光谱冠层成像仪装置测量台,选择指定样品表面缺陷图像光... 详细信息

为降低多种因素影响导致的精密光学元件表面缺陷面积测量结果不稳定性的问题,研究基于光谱技术的精密光学元件表面缺陷面积测量方法。选取精密光学元件钕玻璃板为测试样品,搭建多光谱冠层成像仪装置测量台,选择指定样品表面缺陷图像光谱并将其融合,由指定波段的光谱图像分量构成样品表面缺陷图像,重构多光谱图像,通过光线跟踪算法获取样品表面缺陷面积测量结果。实验分析可知:光谱波段范围为365 nm~550 nm范围内,可保证最佳测量结果,并且测量过程中激光发射角度控制在50°以内,可保证光谱仪对样品表面缺陷面积的测量准确性,测量控制点大小对于样品表面缺陷面积的测量准确性影响较小,可忽略不计。

关键词：光谱技术精密光学元件表面缺陷面积测量光谱波段图像重构

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基于自适应混合高斯模型的运动目标检测

萍乡高等专科学校学报 2012年第3期29卷 29-32页

作者：文如泉辛锋萍乡高等专科学校机械电子工程系江西萍乡337000

研究视频监控系统中序列图像的运动目标检测问题。传统的目标检测方法无法克服背景图像变化、场景光线突变等问题。采用混合高斯分布对背景进行建模,并根据输入的当前帧图像的像素信息进行背景模型更新,能够准确地检测出运动目标。通过... 详细信息

研究视频监控系统中序列图像的运动目标检测问题。传统的目标检测方法无法克服背景图像变化、场景光线突变等问题。采用混合高斯分布对背景进行建模,并根据输入的当前帧图像的像素信息进行背景模型更新,能够准确地检测出运动目标。通过相关仿真实验,验证该方法具有一定的可靠性。

关键词：背景差法混合高斯模型背景更新目标检测

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浅析学习设计为导向的教学设计

学理论 2012年第13期 235-236页

作者：屈展文如泉甘肃广播电视大学萍乡高等专科学校机械电子工程系

现今高等教育,偏重内容导向发展的模式,导致忽视了对教学环节与具体教学环节的追踪、辅导;增加学习者认知负荷;不能动态调整学习策略。针对以上问题,寻找能够在教学者、学习者、资源与学习环境之间形成互动的解决方案。学习设计理念强... 详细信息

现今高等教育,偏重内容导向发展的模式,导致忽视了对教学环节与具体教学环节的追踪、辅导;增加学习者认知负荷;不能动态调整学习策略。针对以上问题,寻找能够在教学者、学习者、资源与学习环境之间形成互动的解决方案。学习设计理念强调要关注教学设计过程,重视活动内容与活动顺序的设计,为我们解决上述问题,提供了重要思路。

关键词：学习设计教学设计教学环节学习策略

高职工科“顺势渐进”教学法研究——针对工科专业的文科生源

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萍乡高等专科学校学报 2011年第6期28卷 89-92页

作者：刘伟文如泉兰州石化职业技术学院甘肃兰州730060 萍乡高等专科学校江西萍乡337000

文科学生进入高职工科院校学习是近年来较为普遍现象,而文科生学习工科课程存在较多困难。采用"顺势渐进"教学法,根据文科生特点安排教学,引导其逐渐进入工科课程的学习佳境,是一种切实可行的有效方法。

关键词：高职工科文科生顺势渐进教学法