亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型的目標(biāo)跟蹤改進(jìn)算法仿真分析*

        2012-06-08 08:41:20張安清鄭潤(rùn)高
        雷達(dá)與對(duì)抗 2012年1期
        關(guān)鍵詞:加速運(yùn)動(dòng)機(jī)動(dòng)方差

        張安清,文 聰,鄭潤(rùn)高

        (海軍大連艦艇學(xué)院信息與通信工程系,遼寧 大連 116018)

        0 引言

        當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型是目前在機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤模型中應(yīng)用最廣泛的模型之一。它是用修正的瑞利分布來描述機(jī)動(dòng)加速度的當(dāng)前概率密度[1],其均值為當(dāng)前加速度的預(yù)測(cè)值,以實(shí)現(xiàn)對(duì)均值自適應(yīng)濾波,同時(shí)又利用狀態(tài)噪聲方差與機(jī)動(dòng)加速度方差的關(guān)系來完成對(duì)目標(biāo)的方差自適應(yīng)濾波。但是,在計(jì)算方差時(shí)需要預(yù)先設(shè)定加速度的極大值和極小值,在實(shí)際應(yīng)用中存在很大不足,機(jī)動(dòng)目標(biāo)一旦真實(shí)加速度超過極限值,其跟蹤性能將迅速降低,且若采用的目標(biāo)跟蹤模型與目標(biāo)實(shí)際的運(yùn)動(dòng)模型不一致,會(huì)使系統(tǒng)的誤差變大,甚至有可能造成目標(biāo)丟失。針對(duì)當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型的這些不足,本文通過改變算法中的參數(shù),自適應(yīng)地調(diào)整加速度方差和機(jī)動(dòng)頻率等,并仿真分析改進(jìn)算法前后對(duì)不同機(jī)動(dòng)情況的目標(biāo)跟蹤效果,指出需自適應(yīng)調(diào)整目標(biāo)跟蹤算法的參數(shù),使當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型下的跟蹤算法更能夠精確跟蹤機(jī)動(dòng)目標(biāo),發(fā)揮最佳效果。

        1 當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型的目標(biāo)跟蹤

        當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型是采用機(jī)動(dòng)加速度的非零均值時(shí)間相關(guān)模型。

        ①當(dāng)目標(biāo)當(dāng)前的加速度為正時(shí):

        ②當(dāng)目標(biāo)當(dāng)前的加速度為負(fù)時(shí):

        2 參數(shù)自適應(yīng)改變的當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型算法

        2.1 目標(biāo)加速度方差的自適應(yīng)調(diào)整

        在采樣周期T 內(nèi),鑒于機(jī)動(dòng)加速度方差與加速度的絕對(duì)值成線性關(guān)系,而加速度增量與位置增量之間也存在線性關(guān)系,因此可得到k時(shí)刻的加速度方差自適應(yīng)調(diào)整為

        2.2 機(jī)動(dòng)頻率α的自適應(yīng)調(diào)整

        在機(jī)動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)中,由于機(jī)動(dòng)目標(biāo)模型一般都是非線性的,每一次濾波都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的殘差,理論上該殘差符合零均值的正態(tài)分布。如果目標(biāo)狀態(tài)發(fā)生突變,殘差會(huì)變大,其均方值會(huì)偏離理論值,若殘差特征出現(xiàn)偏離,認(rèn)為目標(biāo)的機(jī)動(dòng)頻率α發(fā)生改變,應(yīng)及時(shí)調(diào)整α 值??柭鼮V波殘差或新息為

        由卡爾曼濾波殘差ε(k),應(yīng)用簡(jiǎn)化的最小均方誤差(LMS)算法[5]對(duì)機(jī)動(dòng)頻率α 進(jìn)行調(diào)整,自適應(yīng)調(diào)節(jié)公式為

        其中μ為收斂系數(shù),當(dāng)調(diào)整收斂后,得到機(jī)動(dòng)頻率α的值,從而根據(jù)濾波殘差來自適應(yīng)地調(diào)整目標(biāo)機(jī)動(dòng)頻率α 值,實(shí)現(xiàn)對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣和狀態(tài)協(xié)方差矩陣的調(diào)整,使其更接近于目標(biāo)的真實(shí)狀態(tài)。

        3 仿真實(shí)驗(yàn)

        為簡(jiǎn)便,對(duì)機(jī)動(dòng)目標(biāo)的其中一個(gè)方向上,分別應(yīng)用加速度方差改進(jìn)算法和機(jī)動(dòng)頻率改進(jìn)算法進(jìn)行仿真,并與當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型下的傳統(tǒng)非自適應(yīng)算法進(jìn)行比較,分析各自跟蹤性能。其次,根據(jù)改進(jìn)算法自身的特性,優(yōu)化調(diào)整影響跟蹤精度的參數(shù),以期達(dá)到最佳效果。最后,指出3 種算法的最佳適用情況。

        3.1 加速度方差自適應(yīng)跟蹤算法仿真

        設(shè)機(jī)動(dòng)目標(biāo)沿x 軸運(yùn)動(dòng),初始位置x0=50000 m,初始飛行速度v0=150 m/s,0~50 s 勻速運(yùn)動(dòng);50~100 s 慢加速運(yùn)動(dòng),加速度為a1=5 m/s2;100~150 s目標(biāo)勻速運(yùn)動(dòng);150~180 s 目標(biāo)做快減速的大機(jī)動(dòng),加速度為a2=60 m/s2;180~200 s 目標(biāo)勻速運(yùn)動(dòng);200~220 s,目標(biāo)做中加速運(yùn)動(dòng),加速度為a3=25 m/s2;220~250 s 目標(biāo)勻速運(yùn)動(dòng)。狀態(tài)估計(jì)包括目標(biāo)的位置、速度、加速度。觀測(cè)噪聲V(k)是均值為0、方差為1的白噪聲,測(cè)量誤差方差r=5000;采樣時(shí)間T=1 s,α 取0.9;amax=8*g,amin=-8*g,g=10。仿真結(jié)果如下:

        圖1 加速度方差變化的跟蹤效果圖(150~180 s)

        圖1所示為150~180 s時(shí)間段目標(biāo)以較大的加速度作大機(jī)動(dòng)仿真結(jié)果。圖2所示為200~250 s時(shí)間段內(nèi)目標(biāo)既有較小的加速運(yùn)動(dòng)也有勻速運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)果。

        表1為機(jī)動(dòng)目標(biāo)在各種變加速度情況下觀測(cè)噪聲隨機(jī)生成,每種情況獨(dú)立進(jìn)行50 次蒙特卡羅仿真,歸納了傳統(tǒng)當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型算法與本文提出的當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型加速度方差自適應(yīng)方法跟蹤目標(biāo)的跟蹤誤差情況。表1中顯示本文方法明顯優(yōu)于傳統(tǒng)算法,從統(tǒng)計(jì)意義上說明改進(jìn)方法效果好。

        圖2 加速度方差變化的跟蹤效果圖(200~250 s)

        表1 多機(jī)動(dòng)情況目標(biāo)跟蹤算法性能比較(變量的RMSE 值)

        從仿真結(jié)果看,當(dāng)目標(biāo)作勻速運(yùn)動(dòng)或小加速運(yùn)動(dòng)時(shí),加速度方差自適應(yīng)與固定跟蹤算法的跟蹤精度都比較好;但當(dāng)目標(biāo)以較大的加速度進(jìn)行機(jī)動(dòng)時(shí),加速度方差自適應(yīng)算法的收斂速度和跟蹤精度要明顯優(yōu)于加速度方差固定算法。此時(shí)的跟蹤誤差也明顯要比自適應(yīng)算法大,且其波動(dòng)幅度也較大。可見,加速度自適應(yīng)跟蹤算法優(yōu)于方差固定跟蹤算法。

        3.2 機(jī)動(dòng)頻率α 自適應(yīng)跟蹤算法仿真

        設(shè)機(jī)動(dòng)目標(biāo)沿x 軸運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和航跡同4.1節(jié)。采樣時(shí)間T=1 s,α 取0.001;amax=8*g,amin=-8*g;參數(shù)μ=0.000005。兩段代表性仿真結(jié)果如下:

        圖3所示為150~180 s時(shí)間段目標(biāo)以較大的加速度作大機(jī)動(dòng)時(shí)的仿真結(jié)果。圖4所示為200~250 s時(shí)間段內(nèi)目標(biāo)既有較小的加速運(yùn)動(dòng)也有勻速運(yùn)動(dòng)狀況下的仿真結(jié)果。

        圖3 機(jī)動(dòng)頻率變化的跟蹤效果圖(150~180 s)

        由仿真結(jié)果圖可見,當(dāng)目標(biāo)勻速或加速度較小時(shí),機(jī)動(dòng)頻率α 自適應(yīng)跟蹤算法與機(jī)動(dòng)頻率α 固定跟蹤算法的跟蹤效果都比較好,但是當(dāng)目標(biāo)以較大的加速度進(jìn)行機(jī)動(dòng)時(shí),機(jī)動(dòng)頻率自適應(yīng)算法的收斂速度和跟蹤精度要優(yōu)于機(jī)動(dòng)頻率α 固定跟蹤算法。

        圖4 機(jī)動(dòng)頻率變化的跟蹤效果圖(200~250 s)

        表2為機(jī)動(dòng)目標(biāo)在各種變加速度情況下觀測(cè)噪聲隨機(jī)生成。同樣,每種情況獨(dú)立進(jìn)行50 次蒙特卡羅仿真,歸納了傳統(tǒng)當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型算法與本文提出的當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型機(jī)動(dòng)頻率α 自適應(yīng)調(diào)整方法跟蹤目標(biāo)的跟蹤誤差情況。表2中也顯示本文方法優(yōu)于傳統(tǒng)算法,從統(tǒng)計(jì)意義上說明改進(jìn)方法效果明顯。

        表2 變加速度機(jī)動(dòng)情況目標(biāo)跟蹤算法性能比較(變量的均方根誤差RMSE 值)

        綜合以上仿真結(jié)果,當(dāng)目標(biāo)作勻速運(yùn)動(dòng)或小加速運(yùn)動(dòng)時(shí),兩種改進(jìn)算法與傳統(tǒng)固定參數(shù)跟蹤算法的跟蹤精度相當(dāng);但時(shí),當(dāng)目標(biāo)以較大的加速度機(jī)動(dòng)時(shí),加速度方差自適應(yīng)算法和機(jī)動(dòng)頻率α 自適應(yīng)算法的收斂速度和跟蹤精度都明顯優(yōu)于參數(shù)固定跟蹤算法,且加速度方差自適應(yīng)跟蹤算法要優(yōu)于機(jī)動(dòng)頻率自適應(yīng)跟蹤算法。

        4 結(jié)束語

        文中分析了當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型跟蹤機(jī)動(dòng)目標(biāo)存在的不足,仿真驗(yàn)證了采用加速度方差σ2a自適應(yīng)跟蹤算法和機(jī)動(dòng)頻率α 自適應(yīng)改變跟蹤算法的跟蹤效果,提出了兩種方式的自適應(yīng)參數(shù)的變化方法,分別就不同情況進(jìn)行仿真分析跟蹤性能。仿真效果驗(yàn)證了文中的兩種改進(jìn)方法在機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤時(shí)的良好效果。

        [1]潘平俊,馮新喜,趙曉明.機(jī)動(dòng)目標(biāo)模型研究與發(fā)展綜述[J].指揮控制與仿真,2006,28(3):12-15.

        [2]胡洪濤,敬忠良,田宏偉,等.基于當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型的模糊自適應(yīng)跟蹤算法[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2005,17(2):293-299.

        [3]李彬彬,王朝英.一種基于當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型的改進(jìn)目標(biāo)跟蹤算法[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào),2008,28(2):81-83.

        [4]王軍政,沈偉,趙江波.機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤中機(jī)動(dòng)頻率的自適應(yīng)調(diào)整[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào),2007,27(1):38-41.

        [5]沈福民.自適應(yīng)信號(hào)處理[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2008.

        猜你喜歡
        加速運(yùn)動(dòng)機(jī)動(dòng)方差
        方差怎么算
        概率與統(tǒng)計(jì)(2)——離散型隨機(jī)變量的期望與方差
        裝載機(jī)動(dòng)臂的疲勞壽命計(jì)算
        12萬畝機(jī)動(dòng)地不再“流浪”
        計(jì)算方差用哪個(gè)公式
        機(jī)動(dòng)三輪車的昨天、今天和明天
        用于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤的改進(jìn)Camshift算法的研究
        用DIS系統(tǒng)改進(jìn)牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)
        方差生活秀
        海上機(jī)動(dòng)之師
        国产精品亚洲一区二区三区| 91亚洲免费在线观看视频| 在线观看视频日本一区二区| 亚洲精品成人片在线观看精品字幕| 免费人成再在线观看网站| 午夜无码无遮挡在线视频| 天堂久久一区二区三区| 日日日日做夜夜夜夜做无码| 久久精品中文字幕一区| 亚洲av午夜成人片精品| 黄片国产一区二区三区| 97精品人人妻人人| 厨房玩丰满人妻hd完整版视频| 久久丁香花综合狼人| 91一区二区三区在线观看视频| 精品无码国产自产拍在线观看| 国产成人精品午夜福利| 国产美女黄性色av网站| 东北熟妇露脸25分钟| 成人美女黄网站色大免费的| 国产三级精品三级国产| 男女男生精精品视频网站| 女优一区二区三区在线观看| 性一交一乱一伧国产女士spa| 久久精品性无码一区二区爱爱| 亚洲一区二区岛国高清| 在线中文字幕乱码英文字幕正常| 久久无码av三级| AV无码系列一区二区三区| 亚洲一区二区三区99| 国语对白做受xxxxx在线| 亚洲av日韩aⅴ无码电影| 亚洲国产精品成人一区二区三区 | 久久伊人中文字幕有码久久国产 | 亚洲国产精品久久又爽av| 最近中文字幕完整版免费| 中文字幕Aⅴ人妻一区二区苍井空 亚洲中文字幕久久精品蜜桃 | 91久久精品国产性色tv| 国产亚洲一区二区三区| 艳妇臀荡乳欲伦交换在线播放| 国产一区二区三区韩国|