高阶容积卡尔曼滤波及其在目标跟踪中的应用

张龙, 崔乃刚, 杨峰，路菲，卢宝刚

(1.哈尔滨工业大学 航天工程系, 黑龙江 哈尔滨 150001; 2.北京航天长征飞行器研究所, 北京 100076)



高阶容积卡尔曼滤波及其在目标跟踪中的应用

张龙1, 崔乃刚1, 杨峰1，路菲1，卢宝刚2

(1.哈尔滨工业大学 航天工程系, 黑龙江 哈尔滨 150001; 2.北京航天长征飞行器研究所, 北京 100076)

摘要：针对传统的容积卡尔曼滤波(CKF)估计精度有限的问题，提出了一种基于任意阶容积规则的高阶容积卡尔曼滤波(HCKF)方法并应用于机动目标跟踪问题。传统的CKF采用三阶球面-相径容积规则，可获得优于其他非线性滤波如不敏卡尔曼滤波(UKF)的估计精度和数值稳定性 。为了进一步提高CKF的估计精度，在基于点的高斯近似滤波框架下，分别使用Genz积分方法和矩匹配法推导出任意阶的球面规则和相径规则，以此构造高阶球面-相径容积规则来计算高斯型积分，并建立高阶容积卡尔曼滤波算法。将提出的HCKF算法应用于机动目标跟踪问题中并进行数值仿真。仿真结果表明，相对于传统容积卡尔曼滤波，高阶容积卡尔曼滤波对目标位置和速度估计的精度分别提高了11%和24%，可获得更高的估计精度。

关键词：高阶容积卡尔曼滤波；目标跟踪；非线性系统；贝叶斯估计；球面相径规则；容积规则

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1390.u.20160127.1137.034.html

本文针对CKF估计精度有限的问题提出了高阶容积卡尔曼滤波，推导了五阶球面-相径容积规则来近似高斯权值积分，在五阶容积规则的基础上建立高阶容积卡尔曼滤波算法模型和计算流程，并应用于三维空间中的机动目标跟踪系统。……