基于卡爾曼濾波器的船用雷達(dá)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤算法研究及性能分析.pdf

1、早期的船用雷達(dá)只是將目標(biāo)信息顯示到屏幕上,如果用戶需要了解目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),就必須通過人工進(jìn)行標(biāo)繪和計(jì)算來確定該目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向和速度等信息。隨著微處理器的廣泛應(yīng)用,如今的船用雷達(dá)系統(tǒng)可以快速的完成對(duì)目標(biāo)的濾波、跟蹤、預(yù)測(cè)等運(yùn)算。跟蹤濾波模塊是船用雷達(dá)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。隨著現(xiàn)代目標(biāo)機(jī)動(dòng)性能越來越強(qiáng),濾波器需要具有更高精度且更高穩(wěn)定性的濾波性能。本文的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一款既能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高精度跟蹤,又能快速適應(yīng)目標(biāo)機(jī)動(dòng)的自適應(yīng)濾波器。

2、　　 本文首先介紹了卡爾曼濾波、α—β濾波和α-β-γ濾波等基本濾波算法的概念,并對(duì)其算法的特點(diǎn)和性質(zhì)進(jìn)行了理論分析。然后,在基于擾動(dòng)噪聲矢量和觀測(cè)噪聲矢量都是白噪聲隨機(jī)序列的統(tǒng)計(jì)特性前提下,設(shè)計(jì)基本的船用雷達(dá)卡爾曼濾波器,討論了噪聲協(xié)方差矩陣對(duì)濾波器性能的影響。由于擾動(dòng)噪聲矢量和觀測(cè)噪聲矢量的特性參數(shù)都是未知的,并且目標(biāo)的機(jī)動(dòng)性具有隨機(jī)不可預(yù)測(cè)的特點(diǎn),因此,為了防止濾波器發(fā)生發(fā)散,必須對(duì)原有的濾波器進(jìn)行自適應(yīng)設(shè)計(jì)?？柭赃m應(yīng)濾波的

3、設(shè)計(jì)方法有很多,本文采用了一種對(duì)速度分量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法來確定目標(biāo)的擾動(dòng)噪聲方差,通過對(duì)方位分量的統(tǒng)計(jì)來確定觀測(cè)噪聲方差。該方法有效地避免了判斷目標(biāo)是否發(fā)生機(jī)動(dòng)這一項(xiàng)的計(jì)算。同時(shí),此方法計(jì)算簡單,更適合實(shí)時(shí)的跟蹤。最后通過仿真實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證該自適應(yīng)濾波器的性能。
　　 α-β濾波器和α-β-γ,濾波器是分別適用于勻速運(yùn)動(dòng)和勻加速運(yùn)動(dòng)的濾波器。本文最后將這三種濾波器分別在不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行仿真,并對(duì)其性能進(jìn)行比較分析,討論卡爾曼濾波