【摘要】：在水下目標探測、定位與導航等水聲工程應(yīng)用中,通常需要利用海底應(yīng)答器、海面浮標等傳感器裝置。通過測量目標輻射或反射的聲信號到達各傳感器的到達時間(TOA)、到達方向(DOA)以及到達不同傳感器的時間差等對目標進行定位。本論文圍繞某水下多目標定位與跟蹤系統(tǒng)展開,針對實現(xiàn)水下多相干目標定位與跟蹤的目的,提出了一套可行的解決方案。本論文研究內(nèi)容主要包括以下幾方面:論述了幾種常用的幾何定位算法的基本原理,包括基于信號到達時間、到達角度、到達時間差的定位算法。還簡單地介紹了基于物理原理的接收信號強度定位方法。接著詳細地討論了基于泰勒級數(shù)展開的定位算法,該算法適用于多種不同類型數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合,彌補了經(jīng)典的幾何定位算法只能應(yīng)用于幾種特定情況的不足。此外,還對目標跟蹤中用到的卡爾曼濾波算法進行了論述。對多相干源的定位與跟蹤問題分別提出了一種可行的方法。對于多相干源的定位問題,提出了一種基于遍歷搜索策略的定位算法,并對該方法可能存在虛假目標的問題提出了改進方法。經(jīng)理論推導并仿真驗證,該方法能夠有效地區(qū)分來自不同目標的測量數(shù)據(jù)。在給定測量誤差的條件下,定位誤差與單目標定位誤差相接近。對于多相干源的跟蹤問題,將多相干源定位的遍歷搜索策略與傳統(tǒng)JPDA算法相結(jié)合,通過仿真驗證了該方法能夠有效地進行多目標跟蹤。最后通過湖試數(shù)據(jù)的處理,驗證了本文提出的多相干源定位與跟蹤方法的有效性和可行性。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U666.7
【圖文】：

領(lǐng)域都需要對多個目標進行定位與跟蹤。聲吶(Soun)的名字本身就蘊含著導航與測距[1]。在聲吶系統(tǒng)中，在一個平面極坐標系或直角坐標系中，確定一個點的位距離（時延）和方位兩個參數(shù)，同時存在多個目標時還。本選題著重解決水下的多相干目標定位與跟蹤技術(shù)。探測、定位與導航等水聲應(yīng)用中，通常需要利用海底應(yīng)通過測量目標輻射聲信號的到達方向(Direction ofArrivval,TOA)以及到達不同傳感器的時間差(Time Difference合相關(guān)先驗數(shù)據(jù)，對待處理目標進行定位解算，進而完蹤。在實際的問題中，某水域內(nèi)可能存在多個不同類型形式也是相當復雜的，信號的參數(shù)也可能是未知的。因位難度而言，通過多個傳感器對多個目標進行定位的技某多目標跟蹤系統(tǒng)展開，對某水域中一正方形區(qū)域內(nèi)存和跟蹤，如圖 1.1。

圖 2.1 DOA 定位原理示意圖可以任選某傳感器 Si，將其坐標視為球坐標系俯仰角 φi與方位角 θi均可直接獲得，只需解算(ri,φi,θi)，實現(xiàn)了對目標 T 的定位。角坐標為(x,y,z)，傳感器 Si的直角坐標為(xi,yiiiix = x+rcosφ cosθiiiiy = y+rcosφ sinθiiiz = z+rsinφ Si，公式(2-1)~公式(2-3)左端均為目標 T 坐標11112222x + rcos φ cosθ=x+rcosφcosθ11112222y + rcos φ sinθ=y+rcosφsinθ111222z + rsin φ =z+rsinφ 12122122sinncossinoscoscos θ θθ θ， =21rrX ， =212121zzyyxxB

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本文編號：2713529