基于概率假設(shè)密度濾波器的傳感器控制策略的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，大量高性能的傳感器和各種先進(jìn)的信息處理技術(shù)不斷得到應(yīng)用，使得深層次的傳感器控制成為可能。同時(shí)，由于現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的迫切需求，以及多源信息融合系統(tǒng)日益增強(qiáng)的復(fù)雜性，各類目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)都對(duì)傳感器控制提出了更高的要求，與其相關(guān)的理論和方法均面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，對(duì)于傳感器控制策略的研究具有重大的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
　　基于隨機(jī)有限集(Random finite set,RFS)的多目標(biāo)跟蹤方法因其可以避免傳統(tǒng)多目

2、標(biāo)跟蹤方法中的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)而被人們廣泛關(guān)注。概率假設(shè)密度(Probability hypothesis density,PHD)濾波器是其中最具代表性的近似多目標(biāo)濾波器。本文正是在基于RFS的理論體系下，對(duì)多目標(biāo)跟蹤中的傳感器控制方法進(jìn)行了深入研究，主要的研究?jī)?nèi)容如下：
　　1）針對(duì)多目標(biāo)跟蹤中的傳感器控制問題，在部分可觀測(cè)馬爾可夫決策過程(Partially observable Markov decision processes,

3、POMDPs)的理論框架下，首先，基于RFS建模給出基于信息論的傳感器控制的一般方法，其次，依據(jù)PHD濾波器和勢(shì)概率假設(shè)密度(Cardinalized PHD,CPHD)濾波器的統(tǒng)計(jì)假設(shè)條件去推導(dǎo)柯西施瓦茲(Cauchy-Schwarz,CS)距離的表達(dá)式，研究利用CS距離作為傳感器控制的評(píng)價(jià)函數(shù)，進(jìn)而求取多目標(biāo)濾波器遞推過程中的信息增益。
　　2）結(jié)合多目標(biāo)跟蹤問題給出序貫蒙特卡羅概率假設(shè)密度(SequentialMonte C

4、arlo Probability hypothesis density,SMC-PHD)濾波器的實(shí)現(xiàn)形式，利用加權(quán)粒子去表征多目標(biāo)的一階統(tǒng)計(jì)矩，同時(shí)采用啟發(fā)式方法選取傳感器控制方案的集合，基于前述所推導(dǎo)的以多目標(biāo)統(tǒng)計(jì)矩(PHD)表示的多目標(biāo)CS距離，求解出傳感器控制集合中不同決策方案信息增益的具體數(shù)值，繼而以信息增益最大化為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則去決策最終的傳感器控制方案。仿真結(jié)果表明，基于CS距離的傳感器控制算法能夠根據(jù)當(dāng)前的濾波結(jié)果不斷地調(diào)節(jié)傳感

5、器自身的位置，進(jìn)而完成使得全局目標(biāo)跟蹤性能最優(yōu)這一目標(biāo)，所提控制方案的多目標(biāo)跟蹤效果要優(yōu)于其他幾種控制方案。
　　3）研究了基于目標(biāo)威脅度的傳感器控制方法。對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中影響目標(biāo)威脅度的因素進(jìn)行深入分析，利用戰(zhàn)術(shù)重要性標(biāo)繪(Tactical Significance Map,TSM)函數(shù)量化目標(biāo)距離、航向、速度對(duì)目標(biāo)威脅度的影響。同時(shí)利用TSM函數(shù)值確定不同時(shí)刻最大威脅度的目標(biāo)，并以最大威脅度目標(biāo)在遞推濾波過程中的CS距離作為評(píng)價(jià)函