Title of article :
Estimation of LOS Rates for Target Tracking Problems using EKF and UKF Algorithms- A Comparative Study
Author/Authors :
Toloei, A.R Department of Aerospace - ShahidBeheshtiUniversity, Tehran, Iran , Niazi, S Department of Aerospace - ShahidBeheshtiUniversity, Tehran, Iran
Abstract :
One of the most important problem in target tracking is Line Of Sight (LOS) rate estimation for using from PN (proportional navigation) guidance law. This paper deals on estimation of position and LOS rates of target with respect to the pursuer from available noisy RF seeker and tracker measurements. Due to many important for exact estimation on tracking problems must target position and Line Of Sight rates estimated with least error rather than actual values. In this paper extended Kalman filter (EKF) and unscented Kalman filter (UKF) algorithms are used for estimation of target position in three-dimensional (3-D) and LOS rates in elevation and azimuth for seekers and trackers. For comparison of algorithms, model of the system simulated using MATLAB and many tests were carried out. Simulation experiments show that the efficiency of EKF due to least RMSE has better performance. However, the performance of EKF algorithm has been dramatically decreased when initializations (initial state assumption) are not near to real values, which in this condition UKF method provides a more accurate approximation. Numerical results from simulations show that the UKF is robust against uncertainties and has better state estimation accuracy. Therefore, UKF algorithm is appropriate, and it can run on target tracking systems
Farsi abstract :
يكي از مهمترين مسائل در تعقيب هدف، تخمين نرخ خط ديد براي استفاده در قانون هدايت ناوبري متناسب ميباشد. اين مقاله بر روي تخمين موقعيت يك هدف متحرك و نرخهاي خط ديد مابين تعقيب كننده و هدف بر اساس اندازه گيريهاي همراه با نويز در جستجوگرهاي فركانس راديوييورديابها تمركز نموده است. بعلت اهيمت فراوان تخمين دقيق در مسائل رديابي ميبايست موقعيت و نرخهاي خط ديد هدف با خطاي كمتري نسبت به مقادير واقعي تخمين زده شوند. در اين مقاله الگوريتمهاي فيلتر كالمن توسعه يافته (EKF) و فيلتر كالمن خنثي (UKF) براي تخمين موقعيت هدف در سه بعد ونرخ هاي خط ديد در سمت و فراز براي جستجوگرها و رديابها استفاده شده است. براي مقايسه الگوريتمها، مدل سيستم با استفاده از نرمافزار MATLAB شبيه سازي شده و تعدادي سناريو اجرا گرديده است. نتايج آزمايشهاي شبيهسازي نشان ميدهد كهدر ابتدا، كارايي EKF به علت خطاي مربع ميانگين ريشه (RMSE) كمتر،عملكرد بهتري داشته اما زماني كه مقادير اوليه (فرض حالت اوليه) به مقدار واقعي نزديك نباشد عملكرد EKF بصورت فزايندهاي كاهش مييابد كه در اين شرايط روش UKFدقت تقريب حالت بهتري دارد. نتايج عددي از شبيه سازيهانشان ميدهد كه UKFدقت تخمين حالت بهتري داشته و در برابر نامعينيها مقاومتر است. بنابراين الگوريتمUKFمناسب بوده و ميتواند در سيستمهاي رديابي هدف بكار گرفته شود.
Keywords :
Estimation , gimbal seeker , line of sight rate , extended Kalman filter , unscented Kalman filter
Journal title :
Astroparticle Physics