针对机动目标的改进UFIR跟踪算法.pdf

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1、2015年1月北京航空航天大学学报January2015第4l卷第1期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．41No．1http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．caDOI：10．13700／j．bh．1001．5965．2014．0068针对机动目标的改进UFIR跟踪算法付锦斌1，孙进平“，卢松涛2，张耀天1(1．北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191；2．爱荷华州立大学电子与计算工程系，

2、安姆斯50011)摘要：在机动目标跟踪中，卡尔曼滤波器(KF)及其改进算法的性能依赖于过程噪声统计特性的准确性，若模型过程噪声与实际存在偏差，通常会出现估计误差增大甚至发散的现象．无偏有限冲击响应滤波器(UFIR)在滤波过程中无需过程噪声统计特性的先验知识，将其应用于机动目标跟踪中，针对现有UFIR滤波器中广义噪声功率增益(GNPG)不随量测新息变化的问题，设计了一种根据相邻时刻量测新息比值动态调整GNPG的改进UFIR滤波器，改善了UFIR滤波器的机动检测能力．仿真结果表明，当假定过程噪声准确时，现有和改进UF

3、IR滤波器与KF的跟踪性能相似；但当假定过程噪声不准确时，改进UFIR滤波器具有最佳的滤波效果．关键词：机动目标跟踪；无偏有限冲击响应滤波器；卡尔曼滤波器；广义噪声功率增益；自适应中图分类号：TN953文献标识码：A文章编号：1001．5965(2015)01-0077-06机动目标跟踪一直是雷达目标跟踪中的难点．在状态估计方面被普遍采用的卡尔曼滤波器(KF)通过状态空间模型中状态方程的过程噪声适应目标机动．而实际中由于目标的机动情况未知，这就造成状态方程的过程噪声难以确定进而影响了滤波的效果．针对KF的这一缺点

4、提出了很多改进算法，诸如可调白噪声(CN)算法¨。、变维滤波(VD)算法旧1、多模型(MM)算法∞1及交互式多模型(IMM)算法H1等．这些算法大都通过设置多个过程噪声或者通过各种方法降低过程噪声的不确定性以期获得比KF更好的性能，但都没有从根本上解决滤波性能对于过程噪声统计特性的依赖”1．满足无偏要求的有限冲击响应(FIR)滤波器¨1最早由Shmaliy提出．之后在最优有限冲击响应(OFIR)滤波器¨1和嵌入无偏的OFIR滤波器¨。9。的基础上，Shmaliy提出了一种在滤波过程中能够无视噪声统计特性的无偏有限

5、冲击响应(UFIR)滤波器¨⋯．为使UFIR滤波器得到最佳的滤波性能，UFIR滤波器的窗长必须是最优的．幸运的是最优窗长并不像KF的过程噪声那样只能通过先验知识进行假定，它可以通过所得量测计算求出⋯1．而且UFIR滤波器能够表示为迭代的形式¨0

6、，这大大降低了UFIR滤波器的计算量．基于UFIR滤波器无需噪声统计特性的特点，本文将其应用于机动目标跟踪中．文中对比了UFIR滤波器与KF对机动目标的跟踪效果，并针对现有迭代UFIR滤波器的新息增益只随状态空间方程改变而改变的缺陷，提出了一种改进的UFIR滤波算法．利用

7、量测与滤波结果的偏差收稿日期：2014-02—24；录用日期：2014-05-30；网络出版时间：2014-06-2409：08网络出版地址：WWW．enki．net／kcms／doi／10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0068．html基金项目：国家自然科学基金资助项目(61201318，61471019)；国防重点实验室基金资助项目(9140C800202120C80279)作者简介：付锦斌(1991一)，男，江西景德镇人，博士生，byl302155@ee．buaa．edu．ca+通讯

8、作者：孙进平(1975一)，男，甘肃天水人，教授，sunjinping@buaa．edu．ca，主要研究方向为雷达信号处理．引用格式：付锑斌，孙进平，卢松涛，等．针对机动目标的改进uF隅跟踪算法[J1．北京航空航天大学学报，2015，4J(J)：77-82．FujB．SunjP．LuST．eta1．ManeuveringtargettrackingwithmodifiedunbiasedFIRfilterlj]．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronaut

9、ics，2015，41fJ)：77·82(inChinese)．78北京航空航天大学学报2015年动态修正新息增益，使得UFIR滤波器对目标的其中机动具有了一定的自适应能力·仿真结果验证y一-／砖。：(日--TⅣ．．面川)一1月--T川五孽：F1R滤波器在机动目标跟踪中具有良好z⋯：[z：zT¨⋯z：]的性能．“’”‘。”⋯向1线性系统模型因为非线性情况能够通过以类似扩展