一种改进的交互多模型算法在机场运动目标跟踪中的应用

来源：电子与信息学报杂志2025年第7期北京时间：

作者：鲁其兴, 汤新民, 齐鸣, 管祥民

单位：1.南京航空航天大学民航学院 南京 2111062.中国民航大学天津市城市空中交通系统技术与装备重点实验室 天津 3003003.中国民用航空局运行监控中心 北京 1000104.中国民航管理干部学院民航通用航空运行重点实验室 北京 100102

摘要：为了提高场面监视效率，实现场面运动目标精准跟踪，考虑到传统交互多模型由于固定马尔可夫转移概率矩阵导致模型跟踪精度降低，该文提出一种转移概率自适应改进的交互多模型滤波算法。该算法利用观测数据和滤波残差数据，结合模糊推理算法，构建机动强弱模糊推理系统，推理出观测数据与隐马尔可夫显状态集合的映射关系，得到显状态集下的状态序列；根据隐马尔可夫模型中的Baum-Welch算法实时求解状态转移矩阵和更新观测概率矩阵，优化状态转移概率矩阵自适应更新策略；将机动强弱模糊推理系统和隐马尔可夫模型融入交互多模型算法中，构成机动目标实时估计的模糊隐马尔可夫-交互多模型算法，以提高跟踪精度；最后，基于实际场面ADS-B轨迹数据进行了验证，验证结果显示，改进后的交互多模型能够在非等间隔预测条件下实现参数的自适应调整，且在双维度4项统计指标中，位置跟踪精度方面分别提高了63.5%, 54.3%, 40.3%, 22.7%，速度和加速度的轨迹拟合精度均得到了提高，验证了改进算法的优越性。

关键词：目标跟踪, 交互多模型, ADS-B, 转移概率矩阵, 跟踪误差

基金资助：国家重点研发计划(2021YFB1600500)，国家自然科学基金(52072174)，中国民航管理干部学院民航通用航空运行重点实验室开放基金(CAMICKFJJ-2019-04)