雷達目標跟蹤的粒子濾波算法研究及實現.pdf

1、針對非合作目標的跟蹤雷達在軍民用中都有廣泛的應用。目標跟蹤算法是跟蹤雷達中的核心技術,跟蹤算法的穩(wěn)健與否直接影響到跟蹤雷達的性能。在實際中,非合作目標的運動較多地呈現出非線性特性,基于卡爾曼濾波的經典目標跟蹤算法通常不能令人滿意。近年來,基于蒙特卡羅和遞推貝葉斯估計的粒子濾波在非線性非高斯噪聲環(huán)境跟蹤系統(tǒng)中表現出來的優(yōu)異性能引起了廣泛的關注,但巨大的計算量和復雜的結構限制了它在實時系統(tǒng)中的應用。本文針對實際雷達系統(tǒng)對非合作目標跟蹤的要求

2、,重點對粒子濾波的算法及其硬件實現展開研究,主要工作如下:
　　 論文在分析粒子濾波理論算法的本質的基礎上,研究并改進了采樣、權重計算、重采樣三大步驟的執(zhí)行順序和實現結構,使之更適合于硬件的并行和流水實現,并應用于一個典型的非線性純方位目標跟蹤系統(tǒng),在FPGA Xilinx Virtex-5的開發(fā)平臺上,構成了一個閉環(huán)系統(tǒng)。實踐結果表明,改進后的硬件結構節(jié)約了50％的硬件資源,具有良好的實時性能,更高效,更簡潔。
　　

3、針對粒子濾波的退化問題,可采用重采樣方法來解決,其思想是復制權重大的粒子,拋棄權重小的粒子。論文在對比研究了多種重采樣方法的基礎上,提出了一種簡化的適合硬件實現的重采樣方法,利用自適應的權重的閾值,既保證了重采樣前后粒子總數不變,又保持了濾波效果的精確性,同時大大減小了硬件實現的計算量和復雜度。
　　 針對實際應用問題,論文還分析了粒子濾波預測算法與跟蹤算法在原理、執(zhí)行步驟、計算復雜度、硬件資源占用等方面的區(qū)別,針對實際雷達系統(tǒng)