【摘要】：隨著國家海洋戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)變和海洋地位的提高,有關(guān)水下潛器的水聲技術(shù)備受國內(nèi)外矚目。因此,研究基于前視聲吶的水下目標(biāo)探測與跟蹤,對水下潛器的水下探測與跟蹤技術(shù)的發(fā)展有著重大實(shí)際意義。本文主要關(guān)注基于前視聲吶的水下最近障礙物探測和目標(biāo)跟蹤問題,研究了基于前視聲吶圖像的圖像處理方法,實(shí)現(xiàn)了一種適用于單波束步進(jìn)前視聲吶的目標(biāo)探測與跟蹤系統(tǒng)。本文根據(jù)Micorn DST型前視聲吶圖像的特點(diǎn),研究了基于前視聲吶圖像的最近障礙物目標(biāo)探測算法,由中值濾波,基于對數(shù)隸屬度的模糊增強(qiáng),最大熵分割,疑似目標(biāo)篩選和改進(jìn)反距離加權(quán)插值后向映射算法組成。然后根據(jù)有纜水下機(jī)器人平臺的實(shí)際需求,研究實(shí)現(xiàn)了一種基于前視聲吶的聲探測系統(tǒng),并取得了預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。之后本文分析了Micorn DST型前視聲吶圖像中水下目標(biāo)的多種灰度,形狀和紋理特征,最后選擇使用不變矩構(gòu)造特征集合,作為粒子濾波跟蹤方法的觀測模型。并且對比了使用灰度模板匹配作為觀測模型的經(jīng)典粒子濾波算法和以特征集合作為觀測模型的粒子濾波算法,最終實(shí)現(xiàn)了一種基于前視聲吶圖像的粒子濾波算法,然后根據(jù)本文研究的聲探測系統(tǒng),完成了聲探測系統(tǒng)的目標(biāo)跟蹤功能。本文研究實(shí)現(xiàn)的聲探測系統(tǒng)可以提供水下最近障礙物的預(yù)警功能,具有較完整的軟硬件結(jié)構(gòu),并且經(jīng)過水池實(shí)驗(yàn)和海洋實(shí)驗(yàn)測試了聲探測系統(tǒng)的性能。實(shí)現(xiàn)結(jié)果表明,聲探測系統(tǒng)可以為水下機(jī)器人提供穩(wěn)定可靠的最近障礙物預(yù)警功能。根據(jù)研究實(shí)現(xiàn)的聲探測系統(tǒng),繼而開發(fā)了基于粒子濾波的目標(biāo)跟蹤模塊,經(jīng)實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證,目標(biāo)跟蹤模塊可以對水下目標(biāo)進(jìn)行有效的跟蹤,為聲探測系統(tǒng)提供目標(biāo)跟蹤的功能。
【圖文】：

現(xiàn)狀世界各國海洋戰(zhàn)略的調(diào)整，中國、美國、英國，，日本大量的資源用于水聲技術(shù)的研究。其中，為研究水聲測與跟蹤技術(shù)，各國甚至成立了許多專門的科研機(jī)構(gòu)經(jīng)過長年的技術(shù)發(fā)展，這些機(jī)構(gòu)設(shè)計實(shí)現(xiàn)的水下探測智能化，某些機(jī)構(gòu)設(shè)計的智能化水下探測與跟蹤系統(tǒng)甚邏輯能力。這些研究國家當(dāng)中，美國對水下目標(biāo)探測究已到了較為成熟的階段，而且相應(yīng)的研究成果已經(jīng)到了廣泛應(yīng)用。中國等國家雖然起步較晚，但是技術(shù)究機(jī)構(gòu)和高校研究實(shí)驗(yàn)室來進(jìn)行以 ROV 或 AUV 為，并在許多關(guān)鍵技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展，達(dá)到了接近國夏威夷大學(xué)研究人員設(shè)計研制了 SAUVIM 水下機(jī)器全自主操作模式在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中成功執(zhí)行水下目AUVIM 水下機(jī)器人如下圖 1.1 所示：

SAUVIM距離階段性目標(biāo)搜索
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;U666.7

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本文編號：2603008