箱粒子滤波在扩展目标跟踪中的应用

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1、箱粒子滤波在扩展目标跟踪中的应用作者姓名严超导师姓名、职称宋骊平副教授一级学科信息与通信工程二级学科信号与信息处理申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1202121127分类号TN95密级公开西安电子科技大学硕士学位论文箱粒子滤波在扩展目标跟踪中的应用作者姓名：严超一级学科：信息与通信工程二级学科：信号与信息处理学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：宋骊平副教授提交日期：2014年12月BoxParticleFilter’sApplicationtoExtendedTargetTrac

2、kingAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicScienceandTechnologyByYanChaoSupervisor:Asso.Prof.SongLipingDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性(或创新性)声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文

3、中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论

4、文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：8摘要摘要目标跟踪技术因其在军事和民用领域所展现出的巨大应用潜力，以及在现代防空作战和航空航天等领域的关键地位，而备受国内外学者的高度关注。随着宽带雷达的研制与进一步开发，由于其较高的距离分辨率和较强的抗干扰性能使得宽带雷达在电子战中发挥着越来越重要的作用，其在“高距离分辨率”条件下所产生的扩展目标的跟踪问题也

5、亟待解决。在扩展目标跟踪中，每一时刻目标的量测数目通常不止一个，因此在多扩展目标的跟踪过程中，其复杂的数据关联结果往往导致扩展目标很难被跟踪并且其跟踪算法具有较高的计算复杂度。如何在保证较好滤波性能的前提下，降低算法的计算复杂度，并解决划分单元中无法剔除杂波量测而对目标状态估计产生影响，以及目标的量测必须服从一定分布的假设等问题成为了一项极具挑战性的研究课题。本文主要在区间分析的理论基础上，围绕箱粒子滤波在扩展目标跟踪算法中的应用展开相关研究工作。1．研究了箱粒子的基础知识，通过已有的研究成果了解了其应用范围和实现过程，其

6、主要处理的是非精确量测问题，即最大误差已知的量测，采用区间分析的方法，将其表示为区间数据，进而通过约束传播的方法进行滤波，箱粒子滤波是将粒子滤波与区间分析有机结合而提出的，采用区间数据来代替原有粒子滤波的精确数据，能以几十个箱粒子达到近似于传统几千个粒子的滤波性能，具有运行速度快，计算复杂度低等优势并且在量测存在一定模糊性的情况下有较好的表现。2．研究了基于区间分析的多扩展目标的跟踪算法。首次将箱粒子滤波所处理的最大误差问题应用于扩展目标的扩展范围方面，采用矩形箱的形式来表示扩展目标进而对目标进行跟踪，提出了以箱粒子为模型

7、的基于区间分析的多扩展目标跟踪算法。本算法在保证了良好的滤波性能的同时，降低了扩展目标跟踪算法的计算复杂度，同时对目标的量测分布也无限制要求；由于其采用的区间量测不需要区分划分单元内的真实量测与杂波量测，可很好的解决传统扩展目标量测划分中由于无法剔除目标区域内的杂波量测而对滤波结果产生的影响，其似然函数的特殊性也保证了算法较好的抗杂波性能，对于不同大小的扩展目标也可直接跟踪。3．研究了机动扩展目标的跟踪算法。本文在以区间分析来处理扩展目标跟踪问题的基础上，结合交互多模型的提出了基于箱粒子的机动扩展目标跟踪算法，并由于新生粒

8、子的加入有效地降低了模型概率估计偏差所带来的影响，之后又引入随机集理论，提出了解决多机动目标跟踪的交互多模型箱粒子PHD滤波算法，I西安电子科技大学硕士学位论文并将交互多模型的箱粒子PHD滤波算法应用于多个扩展目标的跟踪上，此算法继承了箱粒子在扩展目标跟踪中所具有诸多优势，如所需粒子数少、运行速度快，抗