雷達(dá)目標(biāo)跟蹤的粒子濾波算法研究及實(shí)現(xiàn).pdf

1、針對非合作目標(biāo)的跟蹤雷達(dá)在軍民用中都有廣泛的應(yīng)用。目標(biāo)跟蹤算法是跟蹤雷達(dá)中的核心技術(shù),跟蹤算法的穩(wěn)健與否直接影響到跟蹤雷達(dá)的性能。在實(shí)際中,非合作目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)較多地呈現(xiàn)出非線性特性,基于卡爾曼濾波的經(jīng)典目標(biāo)跟蹤算法通常不能令人滿意。近年來,基于蒙特卡羅和遞推貝葉斯估計(jì)的粒子濾波在非線性非高斯噪聲環(huán)境跟蹤系統(tǒng)中表現(xiàn)出來的優(yōu)異性能引起了廣泛的關(guān)注,但巨大的計(jì)算量和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)限制了它在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的應(yīng)用。本文針對實(shí)際雷達(dá)系統(tǒng)對非合作目標(biāo)跟蹤的要求

2、,重點(diǎn)對粒子濾波的算法及其硬件實(shí)現(xiàn)展開研究,主要工作如下:
　　 論文在分析粒子濾波理論算法的本質(zhì)的基礎(chǔ)上,研究并改進(jìn)了采樣、權(quán)重計(jì)算、重采樣三大步驟的執(zhí)行順序和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),使之更適合于硬件的并行和流水實(shí)現(xiàn),并應(yīng)用于一個(gè)典型的非線性純方位目標(biāo)跟蹤系統(tǒng),在FPGA Xilinx Virtex-5的開發(fā)平臺上,構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。實(shí)踐結(jié)果表明,改進(jìn)后的硬件結(jié)構(gòu)節(jié)約了50％的硬件資源,具有良好的實(shí)時(shí)性能,更高效,更簡潔。
　　

3、針對粒子濾波的退化問題,可采用重采樣方法來解決,其思想是復(fù)制權(quán)重大的粒子,拋棄權(quán)重小的粒子。論文在對比研究了多種重采樣方法的基礎(chǔ)上,提出了一種簡化的適合硬件實(shí)現(xiàn)的重采樣方法,利用自適應(yīng)的權(quán)重的閾值,既保證了重采樣前后粒子總數(shù)不變,又保持了濾波效果的精確性,同時(shí)大大減小了硬件實(shí)現(xiàn)的計(jì)算量和復(fù)雜度。
　　 針對實(shí)際應(yīng)用問題,論文還分析了粒子濾波預(yù)測算法與跟蹤算法在原理、執(zhí)行步驟、計(jì)算復(fù)雜度、硬件資源占用等方面的區(qū)別,針對實(shí)際雷達(dá)系統(tǒng)