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复杂形状的扩展目标联合跟踪与分类 Research Articles

王丽萍,占荣辉,黄源,张军,庄钊文

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第6期页码 839-861 doi: 10.1631/FITEE.2000061

摘要：本文解决具有复杂形状的单扩展目标联合跟踪与分类（joint tracking and classification, JTC）问题。为描述复杂形状，首先利用随机超曲面模型（random hypersurface model, RHM）将空间扩展状态建模为星凸形状，并将其作为目标分类的特征信息。利用两个向量对目标状态建模，以减轻高维状态空间和严重非线性观测模型对目标状态估计的影响，并利用归一化傅立叶描述子的欧氏距离度量获得类别概率更新的解析解。因此，该方法被称为“JTC-RHM方法”。仿真结果表明：（1）与基于随机矩阵模型的JTC算法相比，所提JTC-RHM方法能更准确地对不同形状、相似大小的目标进行分类；（2）与基于星凸RHM的扩展目标跟踪算法相比，所提算法对目标状态性能估计更优；（3）所提JTC-RHM-Ber滤波算法在状态检测和估计方面具有良好性能，能够正确地实现目标分类。

关键词：扩展目标；傅里叶描述子；联合跟踪与分类；随机超曲面模型；伯努利滤波器

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多模型广义标签多伯努利滤波器的推导：多目标混合系统解决方案 Research Articles

吴卫华,蔡益朝,金宏斌,郑茂,冯讯,关泽文

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第1期页码 1-140 doi: 10.1631/FITEE.2000105

摘要：本文将传统（单目标）混合系统扩展到多目标混合系统，重点研究多机动目标跟踪系统。该系统由连续状态，离散可切换状态以及离散、时不变且唯一性状态组成。通过定义一个新的广义标签多伯努利密度，我们证明对于多目标混合系统，它在查普曼-柯尔莫哥洛夫（Chapman-Kolmogorov）预测和贝叶斯更新下是闭合的。换言之，我们严格推导了多目标混合系统的解决方案，即多模型广义标签多伯努利滤波器——该滤波器虽已被开发，但此前并未得到严格证明。

关键词：多机动目标跟踪；多模型；广义标签多伯努利滤波器；多目标混合系统

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未知辐射源信号特征辅助的广义标签多伯努利滤波器 Research Article

国强1,滕龙1,2,吴新良2,宋文明2,黄大羽2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第12期页码 1871-1880 doi: 10.1631/FITEE.2200286

摘要：提出一种未知辐射源信号特征辅助的广义标签多伯努利滤波器。复杂电磁环境下，辐射源特征通常未知且随时间变化。针对辐射源特征未知的问题，提出一种基于数据场动态聚类的辐射源特征求解方法。针对辐射源特征时变以及对应的概率分布未知的问题，提出一种改进的模糊C-均值算法来计算目标和杂波量测的相关系数，以近似辐射源特征的似然函数。在此基础上，将辐射源特征集成到广义标签多伯努利滤波器中，从而获得新的递归方程。仿真结果表明，提出的方法可以提高对多目标的跟踪性能，尤其在强杂波环境中。

关键词：多目标跟踪；广义标签多伯努利；辐射源信号特征；模糊C-均值；动态聚类

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基于随机有限集的非齐次马尔可夫链联合概率数据关联滤波器 Research Articles

朱昀1,2,梁爽3,吴晓军1,2,杨红红1,2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第8期页码 1114-1126 doi: 10.1631/FITEE.2000209

摘要：提出一种启发式方法，通过随机有限集理论优化数据关联跟踪算法的后验密度。具体而言，提出一种改进的联合概率数据关联滤波方法，即最近邻集合联合概率数据关联方法（NNSJPDA）。为提高边缘化的准确性，利用一种基于Kullback-Leibler散度的最近邻方法，对所有可能的数据关联事件中的目标标签进行转换。此外，进一步考虑目标标签向量的分布。后验密度转换后，可得到目标标签向量的转移矩阵。该转移矩阵随时间变化，使得目标标签向量分布的传播遵循非齐次马尔可夫链。证明了该链本质上是双随机的，并推导了相应定理。本文结果可推广到相同随机有限集框架下的其他数据关联方法。

关键词：目标跟踪；滤波理论；随机有限集理论；贝叶斯方法；马尔可夫链

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一种基于子带激励替换的窄带语音水印算法 Article

Wei LIU, Ai-qun HU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第5期页码 627-643 doi: 10.1631/FITEE.1601503

摘要：文中从理论上证明了若仅对一小部分载体语音作修改，则不但可以建立一个用于隐蔽通信的理想信道模型，而且还能确保隐藏信号的不可感知性和带水印信号的可懂度。在此基础上，文中建议了一个实际的系统模型。在嵌入器中，使用了能量规范化准则，使得通带水印信号的能量与原始通带语音激励信号的能量相等，然后使用合成滤波器来对该水印信号进行频谱成形。在提取器中，先用带通滤波器去除带外信号，然后用分析滤波器对失真进行补偿。实验结果显示，本文建议算法的数据速率可达400 bits/s，具有更佳的带宽效率，且有良好的不可感知性。

关键词：分析滤波器；线性预测；窄带语音水印；通带激励替代；能量规范化；谱包络成形；合成滤波器

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基于可靠特征点分配算法的鲁棒性跟踪框架 Article

Rong-feng ZHANG, Ting DENG, Gui-hong WANG, Jing-lun SHI, Quan-sheng GUAN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第4期页码 545-558 doi: 10.1631/FITEE.1601464

摘要：视觉跟踪是近年来计算视觉最活跃的研究课题之一，已被广泛应用于许多视觉领域。然而，视觉跟踪技术仍然存在挑战，如目标发生光照变化、遮挡、外观形变等。此外，在检测中应用卡尔曼滤波器，以提高处理速度并减少误检率。最后，将所提出的RPA与卡尔曼滤波器集成到跟踪–学习–检测（Tracking–learning–detection, TLD）算法框架中，提高了跟踪精度，且降低了误检率。实验结果表明，新框架在精度、f值（f-measure）和平均重叠率（%）等方面均优于TLD和核化相关滤波器（KCF）这两个跟踪算法。

关键词：局部最大小波系数；可靠特征点分配；目标跟踪；跟踪-学习-检测（TLD）；卡尔曼滤波器

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基于并行处理机制的多基地雷达多目标跟踪算法

徐洪奎,王东进,陈卫东

《中国工程科学》 2007年第9卷第11期页码 151-156

摘要：

针对用多基地雷达系统跟踪近距离多高速机动目标的场合，提出了一种基于并行处理机制的跟踪算法。该算法将整个观测数据的关联过程拆分成若干个并行子关联进程，并将确定目标的跟踪过程拆分成两个并行的三维子进程，同时对距离和拟测值及多普勒速度拟测值进行迭代滤波。仿真结果表明，该算法不仅能够在杂波中快速精确地跟踪多个机动目标，而且具有很好的收敛特性和稳定性。

关键词：多基地雷达系统多目标跟踪并行处理 MSJPDA 并行扩展卡尔曼滤波

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三元数域自适应滤波与跟踪算法 Article

Xiao-ming GOU,Zhi-wen LIU,Wei LIU,You-gen XU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第8期页码 834-840 doi: 10.1631/FITEE.1601164

摘要：本文首次提出了一种基于三元数代数的三维过程新模型。与纯四元数模型相比，三元数模型更加紧凑，计算量更小，同时在自适应线性滤波方面具有类似或者可比的性能。此外，三元数模型可以有效表征卡尔曼滤波中状态转移的一般性关系，而纯四元数模型则无法对此进行表征。基于实测风力数据和合成数据集的仿真实验验证了这一新建模方法的潜能。

关键词：三维过程；三元数；最小均方；卡尔曼滤波器

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基于随机有限集的多传感器多目标跟踪研究进展 Review Articles

达凯1,李天成2,朱永锋1,范红旗1,付强1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第1期页码 1-140 doi: 10.1631/FITEE.2000266

摘要：本文综述了基于随机有限集方法的多传感器多目标跟踪的最新研究进展。在多传感器滤波中起基础性作用的融合方法可分为数据层多目标测量融合和评估层多目标密度融合，分别共享融合传感器之间的局部测量值与后验密度。阐述面向不同随机有限集的两种健壮的多目标密度平均方法：算术平均融合与几何平均融合。最后突出强调相关研究主题与现存研究挑战。

关键词：多目标跟踪；多传感器融合；平均融合；随机有限集；最优融合

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针对目标跟踪的两种基于最大期望算法测量值偏差估计过程的性能分析 None

Zhi-hua LU, Meng-yao ZHU, Qing-wei YE, Yu ZHOU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第9期页码 1151-1165 doi: 10.1631/FITEE.1800214

摘要：在现实目标跟踪问题中，传感器采集的测量值，比如系统缺陷，可能存在一定程度偏差。为正确估计目标的运动轨迹，测量值偏差的识别与估计将成为首要任务。首先，提出两种状态空间模型，分别把测量值偏差视为随机变量和常数。其次，假设测量值样本数足够大，基于最大期望算法，利用扩展卡尔曼滤波和平滑，针对两种模型提出不同的循环迭代偏差估计过程。批量处理测量值样本后，可同时获得目标运动轨迹和测量值偏差的估计结果。

关键词：非线性状态空间模型；测量值偏差；扩展卡尔曼滤波；扩展卡尔曼平滑；最大期望算法

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基于迭代算法的有源电力滤波器谐波电流实时检测新方法

李自成,孙玉坤

《中国工程科学》 2006年第8卷第1期页码 46-50

摘要：

目前，已经提出了多种有源电力滤波器谐波及无功电流检测方法，尽管这些方法各有特点，但都存在着难以克服的问题，如计算量大，实时性差，检测精度不高等。文章在负载电流分析的基础上，提出了一种基于迭代算法的有源电力滤波器谐波电流实时检测方法，该方法具有计算量非常小，实时性好，检测精度高等特点。理论分析与仿真研究证实了该方法的正确性。

关键词：有源电力滤波器谐波电流有功电流无功电流

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基于深度前馈神经网络的多基地外辐射源雷达高精度目标跟踪 Research Article

徐宝兄,易建新,程丰,龚子平,万显荣

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第8期页码 1214-1230 doi: 10.1631/FITEE.2200260

摘要：在雷达系统中，目标跟踪误差主要来自运动模型和非线性量测。在评估跟踪算法时，其跟踪精度是主要衡量准则。为提高跟踪精度，本文将跟踪问题表述为从量测到目标状态的回归模型，提出一种基于改进深度前馈神经网络（MDFNN）的跟踪算法。所提MDFNN跟踪算法引入一种滤波层来描述输入量测序列的时序关系，并分析了最优量测序列长度。仿真和实测的外辐射源雷达数据测试表明，在所考虑的场景下，所提算法跟踪精度优于基于扩展卡尔曼滤波器（EKF）、无迹卡尔曼滤波器（UKF）和递归神经网络（RNN）的跟踪方法。

关键词：深度前馈神经网络；滤波层；外辐射源雷达；目标跟踪；跟踪精度

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基于三线耦合结构的具有灵活带宽的紧凑型平衡式输入无反射带通滤波器 Research Article

朱雅慧1,2,蔡璟1,2,秦伟1,2,杨汶汶1,2,陈建新1,2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第2期页码 314-326 doi: 10.1631/FITEE.2200261

摘要：本文提出一种基于三线耦合结构的具有灵活带宽的紧凑型平衡式输入无反射带通滤波器。在差模模式下，带通响应由三线耦合结构实现，同时三线耦合结构的输入耦合馈线被输入吸收网络复用。带通滤波部分和吸收部分实现了良好的融合，有效地减小了电路尺寸，并且两部分的带宽独立可控，进而使得该滤波器的差模响应带宽具有灵活可控的特性。此外，首次对两部分的带宽比进行详细分析,以获得通带平坦度与无反射性能的良好折衷。因此，该协同设计的输入无反射差模带通响应具有易于优化的特点。同时，输入端的吸收网络还实现了宽频带内的共模噪声吸收。为了验证该设计方法，设计了一款尺寸为0.52λ×0.36λ的平衡式输入无反射滤波器，测量范围为0–7.0 GHz。测得差模响应的中心频率为2.45 GHz，3 dB相对带宽为31.4%。实测和仿真结果展现了良好的一致性，并且该滤波器具有0.43 dB的低插入损耗、较宽的差模上阻带（超过20 dB的抑制水平至2.72倍频）以及宽带的差模无反射和共模噪声吸收（吸收相对带宽为285.7%）等优点

关键词：输入无反射滤波器；平衡式带通滤波器；差模；共模；三线耦合结构

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电流型有源电力滤波器的神经网络滞环控制

王萍,张珂,许会军

《中国工程科学》 2007年第9卷第1期页码 40-43

摘要：

神经网络滞环控制就是将神经网络和滞环比较器这两种方法相结合的一种控制方法。通过训练神经网络能够完成滞环比较器的功能，并可取代滞环比较器。给出了计算机仿真结果，神经网络通过DSP实现。

关键词：有源滤波神经网络滞环比较器

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基于互信息的水下无线传感器网络目标跟踪与加权融合 None

Duo ZHANG, Mei-qin LIU, Sen-lin ZHANG, Zhen FAN, Qun-fei ZHANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第4期页码 544-556 doi: 10.1631/FITEE.1601695

摘要：水下无线传感器网络为水下目标跟踪问题提供了可靠有效支持，但水下网络能量和带宽资源有限，只能选择一部分节点参与跟踪任务。融合中心通过收集、融合各个传感器发送的量测进行目标跟踪，因此设计更好的融合权值极为重要。针对水下目标跟踪中的加权融合问题，首先通过计算量测与目标状态之间的互信息，利用互信息衡量融合权重；其次利用互信息融合权重设计一种新的多传感器加权粒子滤波算法，利用克拉美罗（Cramer-Rao）下界设计节点选择方案，以提高跟踪算法效率；最后通过仿真实验对算法进行验证。仿真结果表明，通过选择合适融合权值，目标状态估计精度显著提高。

关键词：目标跟踪；加权融合；互信息；节点选择；水下无线传感器网络