航迹的满意滤波研究

论文摘要

在航迹跟踪问题的实际处理中,传统的滤波方法遇到了很多的困难,实时性、鲁棒性等性能指标往往得不到满足,这就大大影响了滤波的效果。本文从实际的航迹跟踪性能要求出发,以满意控制理论为基础,设计满意滤波算法,期望满足实际工程中所要求的精度、实时性、鲁棒性等多种性能指标。另外,对于实际航路测量中出现的相关噪声问题也进行了一定的分析,在此基础上建立针对相关测量噪声的满意滤波算法,有效地提高了目标跟踪精度。主要内容如下: 1.针对处于巡航状态的空中目标,建立目标运动模型和测量模型。 2.分析工程中所要求的各性能指标,在此基础上设计满意滤波器、利用LMI工具,推导满意滤波算法。 3.分析相关噪声的统计特性及其白化处理方法,给出矩阵增广和测量值组差以及时间序列法处理后的滤波模型。 4.利用实际航路数据比较噪声在四种情况下的目标位置估计性能,验证了处理有色噪声的必要性。分析了满意滤波在实际航路处理中各性能指标的满足程度,对比传统滤波方法,通过仿真验证其优越性。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 研究任务
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 目标航迹跟踪
• 1.2.2 传统滤波方法分析
• 1.2.3 满意控制简介
• 1.2.4 研究相关噪声的必要性
• 1.2.5 相关噪声处理理论的发展
• 1.3 论文总体结构
• 2 目标运动模型与测量模型的建立
• 2.1 目标运动模型说明
• 2.2 目标运动模型
• 2.3 测量模型
• 2.4 本章小结
• 3 满意滤波方法
• 3.1 引言
• 3.2 问题的描述
• 3.3 满意控制中的期望指标
• 3.3.1 快速性指标
• 3.3.2 精度指标
• 3.3.3 鲁棒性指标
• 3.4 满意滤波算法
• 3.4.1 稳态卡尔曼滤波的LMI解法
• 3.4.2 满意滤波增益的LMI解法
• 3.5 满意滤波与噪声
• 3.5.1 满意滤波与测量噪声
• 3.5.2 满意滤波与模型噪声
• 3.6 本章小结
• 4 有色噪声的处理
• 4.1 引言
• 4.2 有色噪声的来源及其对滤波的影响
• 4.2.1 有色噪声的来源
• 4.2.2 有色噪声对滤波的影响
• 4.3 有色噪声的传统处理方法
• 4.3.1 成型滤波器
• 4.3.2 矩阵增广法
• 4.3.3 相邻测量值组差法
• 4.4 成型滤波器模型参数的求取
• 4.4.1 随机过程协方差函数的估计
• 4.4.2 最小二乘拟合方法
• 4.4.3 测量噪声统计特性结果
• 4.5 现代时间序列分析方法
• 4.5.1 有色噪声的MA模型
• 4.5.2 多维强Gevers-Wouters算法
• 4.5.3 用MA模型处理有色噪声
• 4.6 本章小结
• 5 相关测量噪声下航迹的满意滤波仿真与分析
• 5.1 引言
• 5.2 将测量噪声考虑为四种情形下的满意滤波
• 5.2.1 将测量噪声考虑为不相关白噪声的满意滤波
• 5.2.2 将测量噪声考虑为时间相关、方向不相关的满意滤波
• 5.2.3 将测量噪声考虑为时间不相关、方向相关的满意滤波
• 5.2.4 将测量噪声考虑为时间和方向上都相关的满意滤波
• 5.3 滤波结果分析
• 5.3.1 四种情形下的滤波结果比较
• 5.3.2 满意滤波性能分析
• 5.4 利用现代时间序列方法对有色噪声建模的滤波仿真
• 5.5 本章小结
• 6 结束语
• 6.1 结论
• 6.2 尚待研究的问题
• 致谢
• 参考文献