基于信息幾何的多傳感器目標(biāo)跟蹤算法研究
發(fā)布時間:2021-02-20 19:30
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,戰(zhàn)場環(huán)境中的電子設(shè)備越來越多元化,傳感器的類型和數(shù)量不斷增加,這也使得以往使用單一傳感器獲取信息的方法不再能夠滿足作戰(zhàn)需求。多傳感器系統(tǒng)由于具有信息互補、魯棒性強等優(yōu)點已經(jīng)受到了各方的青睞。傳感器管理問題是多傳感器目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵技術(shù),像大腦一樣控制著整個系統(tǒng)針對不同的跟蹤任務(wù)做出不同動作。本文主要對目標(biāo)跟蹤中的傳感器管理問題展開了研究,研究內(nèi)容以及主要貢獻如下:首先,考慮到戰(zhàn)場環(huán)境中機載傳感器平臺在對目標(biāo)進行跟蹤的同時需要隱蔽自身,提出了一種基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程結(jié)合被動傳感器量測的輻射控制方法,該方法可以對跟蹤性能進行預(yù)測。當(dāng)預(yù)測出的跟蹤性能無法滿足需求時打開主動傳感器,接著引入信息幾何方法中的Fisher信息矩陣對傳感器的跟蹤性能進行衡量,選擇Fisher信息矩陣最大的傳感器對目標(biāo)進行跟蹤,然后采用基于粒子濾波的融合算法將多傳感器的量測值進行融合處理實現(xiàn)對目標(biāo)的精確跟蹤。最終結(jié)果表明,在跟蹤誤差略微上升的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了機載平臺輻射量的大幅度下降。然后,針對一種更為通用的面向目標(biāo)跟蹤的傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理問題,引入信息幾何方法對跟蹤精度進行分析,基于目前對Rao...
【文章來源】:浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:65 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
致謝
摘要
Abstract
術(shù)語與縮略詞
1 緒論
1.1 引言
1.2 研究現(xiàn)狀
1.2.1 主動傳感器輻射控制研究現(xiàn)狀
1.2.2 傳感器管理的研究現(xiàn)狀
1.2.3 信息幾何方法在目標(biāo)跟蹤中的研究現(xiàn)狀
1.3 論文研究內(nèi)容
2 預(yù)備知識
2.1 目標(biāo)跟蹤基礎(chǔ)
2.1.1 卡爾曼濾波器
2.1.2 擴展卡爾曼濾波器
2.1.3 粒子濾波器
2.1.4 克拉美勞下界
2.2 信息幾何基礎(chǔ)
2.2.1 統(tǒng)計流形
2.2.2 Fisher度量
2.2.3 Rao距離
3 基于Fisher信息矩陣的主動傳感器管理
3.1 引言
3.2 跟蹤問題建模
3.3 基于粒子濾波的多傳感器融合
3.4 基于Fisher信息矩陣的主動傳感器管理
3.4.1 量測的后驗克拉美勞界的粒子逼近
3.4.2 主動傳感器的輻射控制算法
3.5 仿真結(jié)果與分析
3.6 本章小結(jié)
4 基于Rao距離的傳感器管理
4.1 引言
4.2 Rao距離的計算
4.2.1 均值固定的高斯子流形上的Rao距離
4.2.2 Rao距離的性質(zhì)
4.2.3 任意兩點間的Rao距離下界
4.3 基于Rao距離的傳感器管理算法
4.3.1 基于狀態(tài)空間中Rao距離的管理算法
4.3.2 基于量測空間中Rao距離的管理算法
4.4 仿真結(jié)果與分析
4.4.1 仿真場景設(shè)計
4.4.2 五種方案的對比
4.4.3 仿真參數(shù)的影響
4.5 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
5.1 本文工作總結(jié)
5.2 未來工作展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間的主要成果
【參考文獻】:
期刊論文
[1]Sensor radiation interception risk control in target tracking[J]. Ce Pang,Gan-lin Shan,Wei-ning Ma,Gong-guo Xu. Defence Technology. 2020(03)
[2]多傳感器協(xié)同跟蹤與輻射控制的調(diào)度算法[J]. 喬成林,段修生,單甘霖. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2018(07)
[3]信息幾何理論與應(yīng)用研究進展[J]. 黎湘,程永強,王宏強,秦玉亮. 中國科學(xué):信息科學(xué). 2013(06)
[4]給定輻射時間限制下的雷達輻射時機最優(yōu)規(guī)劃研究[J]. 吳巍,王國宏,李世忠. 兵工學(xué)報. 2012(01)
[5]雷達間歇輔助下雷達紅外協(xié)同跟蹤技術(shù)[J]. 吳巍,王國宏,李世忠. 火力與指揮控制. 2012(01)
[6]機載雷達、紅外、電子支援措施協(xié)同跟蹤與管理[J]. 吳巍,王國宏,柳毅,李世忠. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2011(07)
[7]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署及其覆蓋問題研究[J]. 劉麗萍,王智,孫優(yōu)賢. 電子與信息學(xué)報. 2006(09)
[8]UKF-based multi-sensor passive tracking with active assistance[J]. Li Anping, Jing Zhongliang & Hu Shiqiang Inst. of Aerospace Information and Control, School of Electronic, Information an d Electrical Engineering, Shanghai Jiaotong Univ., Shanghai 200030, P.R. China. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2006(02)
[9]基于有源輔助的被動跟蹤系統(tǒng)[J]. 李安平,敬忠良,胡士強. 上海交通大學(xué)學(xué)報. 2005(12)
[10]異類多傳感器系統(tǒng)中基于跟蹤質(zhì)量的輻射控制研究[J]. 鐘曉軍,王國宏. 現(xiàn)代雷達. 2004(02)
博士論文
[1]傳感器管理方法研究[D]. 劉先省.西北工業(yè)大學(xué) 2000
本文編號:3043239
【文章來源】:浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:65 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
致謝
摘要
Abstract
術(shù)語與縮略詞
1 緒論
1.1 引言
1.2 研究現(xiàn)狀
1.2.1 主動傳感器輻射控制研究現(xiàn)狀
1.2.2 傳感器管理的研究現(xiàn)狀
1.2.3 信息幾何方法在目標(biāo)跟蹤中的研究現(xiàn)狀
1.3 論文研究內(nèi)容
2 預(yù)備知識
2.1 目標(biāo)跟蹤基礎(chǔ)
2.1.1 卡爾曼濾波器
2.1.2 擴展卡爾曼濾波器
2.1.3 粒子濾波器
2.1.4 克拉美勞下界
2.2 信息幾何基礎(chǔ)
2.2.1 統(tǒng)計流形
2.2.2 Fisher度量
2.2.3 Rao距離
3 基于Fisher信息矩陣的主動傳感器管理
3.1 引言
3.2 跟蹤問題建模
3.3 基于粒子濾波的多傳感器融合
3.4 基于Fisher信息矩陣的主動傳感器管理
3.4.1 量測的后驗克拉美勞界的粒子逼近
3.4.2 主動傳感器的輻射控制算法
3.5 仿真結(jié)果與分析
3.6 本章小結(jié)
4 基于Rao距離的傳感器管理
4.1 引言
4.2 Rao距離的計算
4.2.1 均值固定的高斯子流形上的Rao距離
4.2.2 Rao距離的性質(zhì)
4.2.3 任意兩點間的Rao距離下界
4.3 基于Rao距離的傳感器管理算法
4.3.1 基于狀態(tài)空間中Rao距離的管理算法
4.3.2 基于量測空間中Rao距離的管理算法
4.4 仿真結(jié)果與分析
4.4.1 仿真場景設(shè)計
4.4.2 五種方案的對比
4.4.3 仿真參數(shù)的影響
4.5 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
5.1 本文工作總結(jié)
5.2 未來工作展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間的主要成果
【參考文獻】:
期刊論文
[1]Sensor radiation interception risk control in target tracking[J]. Ce Pang,Gan-lin Shan,Wei-ning Ma,Gong-guo Xu. Defence Technology. 2020(03)
[2]多傳感器協(xié)同跟蹤與輻射控制的調(diào)度算法[J]. 喬成林,段修生,單甘霖. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2018(07)
[3]信息幾何理論與應(yīng)用研究進展[J]. 黎湘,程永強,王宏強,秦玉亮. 中國科學(xué):信息科學(xué). 2013(06)
[4]給定輻射時間限制下的雷達輻射時機最優(yōu)規(guī)劃研究[J]. 吳巍,王國宏,李世忠. 兵工學(xué)報. 2012(01)
[5]雷達間歇輔助下雷達紅外協(xié)同跟蹤技術(shù)[J]. 吳巍,王國宏,李世忠. 火力與指揮控制. 2012(01)
[6]機載雷達、紅外、電子支援措施協(xié)同跟蹤與管理[J]. 吳巍,王國宏,柳毅,李世忠. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2011(07)
[7]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署及其覆蓋問題研究[J]. 劉麗萍,王智,孫優(yōu)賢. 電子與信息學(xué)報. 2006(09)
[8]UKF-based multi-sensor passive tracking with active assistance[J]. Li Anping, Jing Zhongliang & Hu Shiqiang Inst. of Aerospace Information and Control, School of Electronic, Information an d Electrical Engineering, Shanghai Jiaotong Univ., Shanghai 200030, P.R. China. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2006(02)
[9]基于有源輔助的被動跟蹤系統(tǒng)[J]. 李安平,敬忠良,胡士強. 上海交通大學(xué)學(xué)報. 2005(12)
[10]異類多傳感器系統(tǒng)中基于跟蹤質(zhì)量的輻射控制研究[J]. 鐘曉軍,王國宏. 現(xiàn)代雷達. 2004(02)
博士論文
[1]傳感器管理方法研究[D]. 劉先省.西北工業(yè)大學(xué) 2000
本文編號:3043239
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