【摘要】：目標跟蹤是水聲傳感器網(wǎng)絡應用研究的一個重要課題,水下目標跟蹤系統(tǒng)旨在通過傳感器節(jié)點與目標的通信,以實現(xiàn)水下目標的精確定位和持續(xù)跟蹤,對提高我國海洋觀測能力和維護海洋權益具有重要的現(xiàn)實意義。然而,水下環(huán)境的不確定性,傳播時延,高能量消耗和強噪聲干擾特性使得目標跟蹤更具挑戰(zhàn)性。本文首先利用水聲傳感器網(wǎng)絡節(jié)點獲取目標位置,并在此基礎上研究了水下移動目標的跟蹤問題。本文的主要研究工作如下:1、對貝葉斯定理及相關內(nèi)容作了簡單論述,并通過構建目標的動態(tài)方程和傳感器節(jié)點的測量方程將貝葉斯濾波應用到目標跟蹤中,同時考慮在時鐘同步情況下,針對一般的目標跟蹤問題,設計了單貝葉斯算法以有效的跟蹤目標。2、針對時鐘同步下水下環(huán)境的不確定性以及強噪聲干擾問題,設計了單節(jié)點貝葉斯算法以提高傳感器節(jié)點檢測目標的置信度,通過與設定的目標概率閾值比較以確定傳感器節(jié)點檢測到目標的存在性。并在此基礎上,設計了同步時鐘下基于一致性貝葉斯的水下目標跟蹤算法,以降低測量誤差,提高水下移動目標的跟蹤精度。3、針對傳感器節(jié)點和目標之間的時鐘異步問題,首先構建異步時鐘模型,包括時鐘漂移和時鐘偏移,并在此基礎上,在位置獲取階段,為了消除水聲弱通信引起的異步時鐘對定位的影響,利用傳感器網(wǎng)絡節(jié)點設計了異步定位算法,以建立時鐘與異步測量之間的關系,獲取水下目標位置。4、針對水聲傳感器網(wǎng)絡中的高能耗問題,從能量優(yōu)化的角度出發(fā),提出了一種傳感器節(jié)點的占空比策略。在持續(xù)跟蹤階段,針對水下的強噪聲干擾特性,通過與鄰居傳感器組的信息融合,設計了一致性貝葉斯算法,以提高目標跟蹤精度,減少網(wǎng)絡通信鏈路并延長網(wǎng)絡壽命。
【圖文】：

圖 2-1 后驗分布與目標狀態(tài)之間的關系下基于單貝葉斯的目標跟蹤算法考慮的是同步時鐘下的目標跟蹤算法，也就是目標和傳標準計算。針對基于單貝葉斯估計的目標跟蹤問題，驗分布。因為該后驗分布包含了目標狀態(tài)的所有信息測量信息對目標狀態(tài)做出最優(yōu)估計。如上節(jié)所述，貝歸的計算目標狀態(tài)的方法，是通過對目標狀態(tài)參數(shù)的先方程來更新目標狀態(tài)。架下的目標跟蹤中，，目標的動態(tài)方程決定先驗概率密度定似然函數(shù)[42]，因此，貝葉斯濾波在目標跟蹤中的應函數(shù)聯(lián)合作用得出的，并通過歸一化處理來實現(xiàn)對目水下的實際環(huán)境，會根據(jù)不同的受限因素(環(huán)境噪聲，不同的狀態(tài)方程和測量方程。因此在本節(jié)中只考慮同

圖 2-2 目標跟蹤中的單貝葉斯濾波框架真驗證驗證單貝葉斯濾波對目標跟蹤的有效性，本節(jié)利用 MATLAB 軟真。如前所述，本節(jié)是同步時鐘下同步時鐘下基于單貝葉斯的首先考慮跟蹤目標不隨時間的變化而變動，即靜態(tài)目標。目標圖 2-3 所示，紅色圓圈表示真實目標狀態(tài)，黑點表示在真實目標生的偽目標。圖 2-4 表示利用單貝葉斯算法估計的目標位置。圖實位置，黑點表示目標的估計位置。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P714;TP212.9;TN929.3

【參考文獻】

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本文編號：2590014