车载多传感器机动目标跟踪技术研究

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装甲侦察车作为陆军机械化部队核心装备之一,主要负责对敌方进行战术侦察,同时具备一定攻击与防护能力。未来高科技战争中,信息是克敌制胜的关键,雷达、红外因其良好的互补性,通常被同时使用。  本文以装甲侦察车为平台,机动目标为研究对象,构建了雷达/红外融合机动目标跟踪系统。  首先,本文介绍了车载跟踪系统中常用坐标系及坐标转换,以及机动目标跟踪原理与跟踪模型;对基于最小二乘算法的时间配准问题进行研究,实现了车载雷达/红外测量值的时空配准与信息融合。  其次,对传统的去偏转换测量卡尔曼滤波(DCMKF)算法进行改进,提出了一种改进的去偏转换测量卡尔曼滤波(MDCMKF)算法。MDCMKF算法利用状态估计值对转换误差协方差进行修正,有效降低测量噪声对此协方差的影响;将MDCMKF算法与交互式多模型(IMM)结合,设计了IMM-MDCMKF机动目标跟踪算法,通过Monte Carlo仿真验证了所提算法的稳定性与有效性。  接着,对基于IMM-MDCMKF算法的雷达/红外融合与单雷达跟踪系统进行研究。在保持车体隐蔽性的前提下,提出一种雷达间或工作下雷达/红外融合机动目标跟踪方案,根据跟踪误差判定雷达是否开机。在雷达关机时,利用时间多项式拟合出雷达测量值,并融合当前时刻红外测量值,该融合跟踪方案可以提高红外单独跟踪时的精度。  最后,在杂波环境下,对基于IMM-MDCMKF算法的概率数据关联(PDA)技术进行研究,结合集中式序贯滤波策略,设计了一种杂波环境下雷达/红外序贯集中式融合机动目标跟踪(IMMPDA-MDCMKF)算法。通过对比现有算法,验证了该算法的正确性,并提高了杂波环境下对机动目标的跟踪精度。
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