联合约束级联交互式多模型滤波器及其在机动目标跟踪中的应用

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1、第39卷第1期电子与信息学报Vol.39No.12017年1月JournalofElectronics&InformationTechnologyJan.2017联合约束级联交互式多模型滤波器及其在机动目标跟踪中的应用*①②②夏小虎刘明①(合肥学院机械工程系合肥230601)②(中国科学院合肥智能机械研究所合肥230031)摘要：该文提出一种新型联合约束的级联交互式多模型卡尔曼滤波器，该滤波器由两个滤波器前后两级串联而成；第1级为标准交互式多模型滤波器；第2级为联合约束滤波器。联合约束滤波器的约束条件对第1级滤

2、波器中的多模型集合中各子模型均有效。联合约束滤波器采用平滑约束卡尔曼滤波算法对第1级滤波结果进一步优化。以机动目标实时跟踪为实际工程应用背景，数值仿真和飞行实验结果证明新的联合约束性级联交互式多模型滤波器比标准交互式多模型滤波器具有更小的估计误差和方差，所增计算量合理可行。该文为交互式多模型滤波器和机动目标跟踪两个方向的进一步改进提供了有益借鉴。关键词：机动目标跟踪；交互式多模型；卡尔曼滤波；状态约束方程中图分类号：TN953文献标识码：A文章编号：1009-5896(2017)01-0117-07DOI:10

3、.11999/JEIT160384UnifiedConstrainedCascadeInteractiveMulti-modelFilterandItsApplicationinTrackingofManoeuvringTarget①②②XIAXiaohuLIUMing①(DepartmentofMechanicalEngineering,HefeiUniversity,Hefei230601,China)②(InstituteofIntelligentMachines,ChineseAcademyofScie

4、nces,Hefei230031,China)Abstract:Anovelunifiedcascadeconstrainedinteractivemulti-modelKalmanfilterisputforward.Thefilteriscomposedoftwocascadeconnectedfilters,astandardinteractive-multiple-modelandaunifiedconstrainedfilter.Thelatteriseffectiveforeveryoneinmod

5、elsetofcontrolledplantandrefinestheestimationoftheformerusingsmoothlyconstraintKalmanalgorithm.Numericalsimulationandflyingexperimentsaremadeformaneuveringtargettrackingandlowerestimatederrorandcovarianceareachievedbytheunifiedcascadeconstrainedinteractivemu

6、lti-modelKalmanfiltercomparedwithconventionalinteractivemulti-modelfilter.Theaddedcomputationcostisreasonableandacceptable.Thepaperisvaluablereferenceformaneuveringtargettrackingandinteractivemulti-modelfilter.Keywords:Maneuveringtargettracking;Interactivemu

7、lti-model;Kalmanfilter;Stateconstraintsequation1引言法，如变结构算法(VariableStructureinteractive[9]Multi-Model,VSMM)和自适应算法(Adaptive机动目标跟踪在军事与民用诸多领域有着广泛[10][14]−interactiveMulti-Model,AMM)，自适应网格模应用，一直是研究的关注点。目前机动目标跟糊算法(AdaptiveGridFuzzyMulti-Model,踪的主流算法是交互式多模型(Intera

8、ctiveMulti-[11][5−8]AGFMM)等。深入分析不难发现，上述诸多改进Model,IMM)滤波算法。针对该算法如何进一步算法的共同点是对多模型集合进行各种动态调整，提高滤波精度的问题，许多学者提出了各种改进算实时改变多模型集合，以适应信号的实时变化，从而达到提高滤波精度的目的。使用这类算法跟踪复收稿日期：2016-04-20；改回日期：2016-12-06；网络出版：2