基于序贯滤波的三维多模型跟踪算法

来源：信号处理杂志 2024年第11期北京时间：

作者：王泽慧, 董云龙, 王英豪, 王中训

摘要：在三维机动目标跟踪领域，单模型跟踪算法已经无法满足高机动目标的跟踪要求，而多模型算法因其能够处理多种不同场景和变化，能够更有效地应对目标机动运动的多样性和不确定性。三维高机动目标跟踪相较于二维机动目标跟踪，因其复杂的空间动态特性，需要更多的模型构成模型集来实现精确跟踪。这种情况导致经典的交互式多模型算法设计非常复杂，计算资源消耗过大。而传统的多模型算法，由于没有考虑模型之间的交互性，其跟踪性能不佳。针对以上问题，借鉴序贯滤波的思想，本文提出了一种新的多模型跟踪架构。这一架构将序贯滤波与多模型算法相结合，将上一时刻多模型的融合结果作为下一时刻每一个模型滤波的输入，这一过程极大地简化了交互式多模型算法中复杂的交互实现过程。同时，针对模型集组合问题，将三维运动解耦为几种二维运动模型和一维运动模型的组合集，形成新的三维空间机动目标跟踪模型集。通过对仿真模拟数据和实测数据的跟踪对比结果表明，相较于传统的多模型算法，本文提出的基于序贯滤波修正的多模型算法在跟踪精度上有显著的提升，且其跟踪精度与交互式多模型算法相当，但在运算时间上则远远优于交互式多模型算法，显著降低了运算资源的需求。

关键词：‍‍机动目标跟踪, 三维机动模型, 多模型算法, 序贯滤波