纯角度目标跟踪分布式一致估计方法研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiangyang0121
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目前,随着跟踪与反跟踪技术的不断发展,被动跟踪方式在目标跟踪领域的作用日益凸显。由于被动跟踪具有良好的隐蔽性和较高的可靠性,因此在侦查、监视、定位等军事应用中有着更为重要的研究价值。其中的纯角度跟踪,作为一种典型的被动跟踪方式也逐渐成为一大热门研究方向。由于现代跟踪系统对目标跟踪精度和算法性能要求不断提高,单观测平台的目标跟踪技术已无法满足跟踪性能的需求,因此,无线传感网络开始被应用于目标跟踪中。同时,为了避免个别节点估计精度过高或过低,造成资源浪费或跟踪短板问题的产生,分布式一致跟踪方法开始出现。但目前绝大多数分布式一致算法都着重于研究主动跟踪和较为理想环境下的跟踪问题,有关多传感器被动无源分布式一致跟踪的相关研究较少。因此,本文主要从无迹卡尔曼滤波算法出发,同时考虑实际应用场景下的一些限制条件,研究更具备战场生存能力的多传感器纯角度跟踪中的分布式一致滤波问题,以期为工程实际的算法设计提供一些新思路和方法。论文主要研究工作和创新性成果如下:(1)建立了无线传感网络纯角度被动跟踪的系统框架,并阐述了几种典型的目标运动模型和双站测向交叉定位跟踪模型。同时,运用图论知识对无线传感网络进行建模,并基于其结构特点,选定了分布式数据融合方式和一致性处理算法。(2)提出了一种基于GDOP优化调度的分布式无迹卡尔曼一致滤波算法。首先,简要分析了经典卡尔曼滤波算法(KF)和分布式线性卡尔曼一致滤波算法(KCF)。之后,将分布式一致滤波与无迹卡尔曼滤波相结合,通过伪GDOP几何精度因子确定副站节点的方式设计了适用于被动跟踪的分布式无迹卡尔曼一致滤波算法(UKCF),并依据浮点数分析了算法的复杂度。接着,使用估计误差、一致性误差两种算法性能评估准则验证了算法的有效性。最后,尝试加入角速度作为冗余量测信息进一步提高了算法的跟踪精度。(3)针对无线传感网络中存在的不完全量测问题,分析了加入丢包模型的算法的稳定性,并设计了丢包补偿方法和基于两种丢包的能量优化策略。首先,在所设计的UKCF算法的基础上加入了量测、通信丢包模型并推导了算法的稳定条件。其次,进一步提出了一种基于估计一步预测的通信丢包补偿方式,并依据两种丢包分别设计了相应的能量优化策略。最后,通过仿真得出通信丢包能量优化策略能够较大程度减小网络能耗的结论。(4)分别提出了传感器存在探测范围、通信范围和野值量测时的处理方法。设计了“广度分层遍历”传输方法和基于“格拉布斯准则”的野值判别法,且验证了处理方法对于机动目标的适用性。仿真结果表明,所设计的传输方法能简单高效地进行数据传输;野值判别法能够适用于机动与非机动目标。同时,通过机动目标跟踪仿真得出本文所设计的分布式一致滤波算法较普通双站纯角度量测滤波有更高跟踪精度的结论。
其他文献
镁合金作为一种轻质合金材料,以其密度小、热成形好、电磁屏蔽性能良好、铸造性能好以及回收利用方便等特点,被广泛应用在汽车、航空航天以及3C等行业中。WE43镁合金是目前应用最广泛的镁合金之一,属于稀土镁合金的一种,它的主要稀土元素是Y、Nd、Gd、Zr,在常温下的抗拉强度可以达到272MPa,应用温度可以达到240℃,拥有良好的强度和极低的密度,已经成为重要的工程应用材料。目前针对镁合金的焊接方法众
学位
氚增殖包层作为中国聚变工程实验堆(CFETR)的核心部件之一,其主要功能是实现氚增殖为聚变堆提供氚燃料。然而,由于聚变反应产生的中子会使得包层结构材料活化,因此氚增殖包层采用低活化钢作为结构材料。而低活化钢材料的铁磁特性会使等离子体区域产生磁场绕动,增加托克马克装置的纵场波纹度,影响等离子体的稳定运行。本文以电磁分析计算软件为研究工具,针对CFETR装置开展纵场波纹度与磁场误差的研究。计算了Sep
学位
在工程机械行业飞速发展的现代化时代,无论是起重机械、矿山机械、运输机械等工作装置中都存在有不同类型的关节摩擦副。作业过程中由液压系统提供动力实现挖掘过程,同时承受作业过程中产生的交变载荷、接触碰撞等导致关节端面易发生磨损失效,从而对整机性能产生重要影响。同时由于加工工艺等原因,关节摩擦副处存在间隙,会导致机械动力装备发生振动和不良磨损,从而改变机构运动特性甚至失效。挖掘机广泛应用于工程机械行业基础
学位
四足机器人与两足机器人相比稳定性高、负载能力强,与六足和八足机器人相比结构与控制更加简单,因此,四足机器人已成为移动机器人领域的研究热点。在复杂环境中,四足机器人可以采用转弯步态绕过无法通过的障碍区域,利用扩展后的转弯步态可以跟踪任意轨迹,从而提高复杂地形通过能力和行进效率。本文以提升四足机器人转弯运动的灵活性和稳定性为目标,主要研究四足机器人转弯步态规划控制方法的优化设计,从理论层面和仿真层面验
学位
随着大数据技术的迅速发展,有些企业可以通过数据分析工具获得产品的市场需求信息,这些企业的信息共享决策会影响自身的收益,因此,企业如何制定最优的信息共享策略是管理者很重视的问题。现实中,供应链中可能仅零售商拥有市场需求信息,也可能是仅制造商能预测市场需求信息,并且零售商上游的制造商大多数是非对称竞争的关系。因此,本文针对包含两个非对称竞争制造商和一个零售商的供应链,先研究零售商需求信息共享策略对供应
学位
块体非晶合金作为高性能材料,在生物医学领域的潜在应用引起了越来越多的关注。因此,各种非晶合金的临界尺寸、腐蚀行为、生物相容性已被广泛研究,推进其在种植体与医疗器械领域的应用。在人体内环境中,人工植入物失败的主要原因除了感染外,还包括材料的耐腐蚀性较差、与骨组织嵌合力低、骨整合能力不强等导致的无菌性松动,这些因素与材料表面特征具有重要联系。脉冲激光在生物材料表面仿生微/纳米结构制备方面展现出独特的魅
学位
选区激光熔化技术作为一种适用于金属或陶瓷材料的增材制造技术。与传统成形方式相比,选区激光熔化技术具有成形速度快、成形自工由度高等优势被广泛应用。选区激光熔化快速成形的过程往往伴随着多种复杂的物理、化学现象,并对成形试样的性能和组织形貌造成影响。通过试验方法很难研究这些复杂现象对成形过程的影响,并且采用试验方法调控工艺参数来提升成形试样性能成本较高且效率较低。本文为了研究成形参数对成形过程和成形试样
学位
近年来,抗生素滥用导致的污染问题愈发严重。四环素作为最常用的一类抗生素,在水体中有较高的检出量,是当前水处理领域的研究热点。芬顿法是降解四环素的有效方法之一。然而,传统的芬顿法需要消耗大量H2O2。本文将铝空气电池和芬顿氧化结合在一起,利用O2的二电子还原,在铝空气电池空气阴极上原位生成H2O2,再通过芬顿反应生成·OH来降解四环素。实验中,以碳材料为催化剂制备了空气阴极,研究了铝空气电池的产电性
学位
随着人类环保安全意识的不断增强,国内外越来越多的学者开始关注水环境中抗生素的去除,硫酸根自由基的过硫酸盐技术是一种新型高级氧化技术(AOPS),可以有效的去除难降解的抗生素废水。金属有机框架(MOFS)具有可调活性位点、易功能化、比表面积大及稳定性能好等特点,有可能成为性能优良的类芬顿催化剂。实验以2-氨基对苯二甲酸(AR)、N,N二甲基甲酰胺(DMF)为有机配体、Fe为中心金属,采用溶剂热法合成
学位
随着武器装备朝着更高精度、更快速度方向发展,武器装备对其伺服系统的动静态性能也提出了更高的要求。本文以武器伺服系统为背景,对一类多电机同步驱动伺服系统的控制方法展开了研究,具体内容如下:在永磁同步电机数学模型的基础上,结合多电机伺服系统结构,介绍了理想情况下四电机伺服系统动力学模型。在此基础上,进一步介绍了含齿隙的四电机伺服系统动力学模型。在对传统电消隙方法进行比较分析的基础上,针对普通变偏置力矩
学位