最近邻滤波法

最近邻滤波法最近邻滤波法 NNF 是一种目标跟踪算法 基于 5 条假设进行工作

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最近邻滤波法(NNF)

5条假设:

(1)真实目标时存在且总能被检测到

(2)距离观测预测最近的观测值来源于目标

(3)其他观测源于杂波

(4)目标运动特性遵循线性高斯统计特性

总结:观测 y k y_k yk中,只有统计距离于预测的观测距离最近的那个观测 y k ( i ) y_k(i) yk(i)被认为源于目标的观测。

  • 当杂波密集时,性能会变差。
  • 这种方法没有解释这个事实:用来更新目标航迹的观测可能与目标不相观,但是门限内的任何观测都有可能与目标相关。

1 目标运动模型、传感器观测模型和噪声模型

(1)目标状态函数 f ( ⋅ ) f(\cdot) f()是目标状态的线性函数,满足
x k = F x k − 1 + v k x_k = Fx_{k-1} + v_k xk=Fxk1+vk
(2)传感器观测也是目标状态的线性函数,满足
y k = H x k + w k y_k = Hx_k + w_k yk=Hxk+wk
(3) v k v_k vk w k w_k wk为不相关的零均值高斯白噪声序列,协方差分别为 R k R_k Rk Q k Q_k Qk

(4)目标状态的先验概率密度 p ( x k − 1 ∣ y k − 1 ) p(x_{k-1}|y^{k-1}) p(xk1yk1)时高斯分布的,均值和协方差为 x ^ k − 1 ∣ k − 1 \hat{x}_{k-1|k-1} x^k1k1 P k − 1 ∣ k − 1 P_{k-1|k-1} Pk1k1

2 转移概率密度

由于 v k = x k − F x k − 1 v_k = x_k -Fx_{k-1} vk=xkFxk1,转移概率密度为
p ( x k ∣ x k − 1 ) = p v k ( x k − F x k − 1 ) p(x_k|x_{k-1}) = p_{v_k}(x_k- Fx_{k-1}) p(xkxk1)=pvk(xkFxk1)
由于 p v k ( ⋅ ) p_{v_k}(\cdot) pvk()为高斯分布,转移概率表示为
p ( x k ∣ x k − 1 ) = 1 ( 2 π ) n / 2 ∣ Q k ∣ 1 / 2 exp ⁡ { − 1 2 ( x k − F x k − 1 ) T Q k − 1 ( x k − F x k − 1 ) } p(x_k|x_{k-1}) = \frac{1}{(2\pi)^{n/2}}{|Q_k|^{1/2}} \exp \left\{ -\frac{1}{2}(x_k-Fx_{k-1})^T Q_k^{-1}(x_k-Fx_{k-1}) \right\} p(xkxk1)=(2π)n/21Qk1/2exp{
21(xkFxk1)TQk1(xkFxk1)}

3 预测概率密度

预测概率密度
p ( x k ∣ y k − 1 , m k − 1 ) = ∫ x k − 1 p v k ( x k − f ( x k − 1 ) ) p ( x k − 1 ∣ y k − 1 , m k − 1 ) d x k − 1 p(x_k|y^{k-1},m^{k-1}) = \int_{x_{k-1}} p_{v_k}(x_k-f(x_{k-1})) p(x_{k-1}|y^{k-1},m^{k-1}) dx_{k-1} p(x

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