被動(dòng)聲納目標(biāo)探測與多基地跟蹤方法研究.pdf

1、由于各種軍用與民用的需要,探測并跟蹤水下遠(yuǎn)距離處的被動(dòng)目標(biāo)成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。對于被動(dòng)的系統(tǒng),由于觀測量的不完全性,單一的基地?zé)o法完成對目標(biāo)的跟蹤。將多個(gè)基地獲得的方位信息進(jìn)行融合,可以在保證觀測站靜止的情況下完成跟蹤任務(wù)。本文研究的問題是多個(gè)基地情況下,對被動(dòng)的動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行探測和定位跟蹤。
　　本文的研究內(nèi)容可大致分為兩個(gè)主要的部分,發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的存在并對其參數(shù)進(jìn)行估計(jì)是第一部分的主要內(nèi)容,用得到的參數(shù)信息進(jìn)行目標(biāo)的定位與跟蹤是第二部

2、分的主要內(nèi)容。
　　在前一部分中,首先研究了常規(guī)波束形成和MVDR兩種經(jīng)典的波束形成算法,為了體現(xiàn)兩種算法各自的優(yōu)勢,本文通過簡單的數(shù)值仿真對二者進(jìn)行了對比。對于寬帶信號(hào)可以用常規(guī)波束形成的時(shí)延求和實(shí)現(xiàn)形式進(jìn)行處理,而MVDR方法不適合處理寬帶信號(hào),為此本文研究了寬帶非相干MVDR算法以滿足寬帶信號(hào)的要求,并對常規(guī)時(shí)延求和波束形成算法和寬帶非相干MVDR算法在被動(dòng)單目標(biāo)和被動(dòng)多目標(biāo)兩種情況下進(jìn)行了仿真分析。其次,由于MVDR算法的

3、穩(wěn)健性較差,受導(dǎo)向矢量誤差和協(xié)方差矩陣誤差的影響嚴(yán)重,本文研究了兩種改進(jìn)的算法以提高M(jìn)VDR的穩(wěn)健性。最后針對常規(guī)波束形成分辨力受瑞利限限制的缺點(diǎn),本文研究了時(shí)延求和虛擬陣元技術(shù)以提高常規(guī)波束形成的方位分辨能力。但在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)該方法要求很高的采樣率,實(shí)際中的采樣率不能滿足要求。受寬帶信號(hào)處理方法的啟發(fā),本文研究了寬帶非相干相移虛擬陣元技術(shù),該方法可以在較低采樣率的情況下完成對方位的精確估計(jì)。
　　在后一部分中,首先介紹了包

4、括目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型,基地的觀測模型以及精度評價(jià)指標(biāo)等目標(biāo)跟蹤的基本理論。其次,研究了一類基于卡爾曼濾波的目標(biāo)跟蹤方法,主要有最小二乘卡爾曼濾波、擴(kuò)展卡爾曼濾波、交互式多模型擴(kuò)展卡爾曼濾波三種算法,并利用計(jì)算機(jī)對各種算法進(jìn)行了仿真分析。最后研究了一類基于粒子濾波的目標(biāo)跟蹤算法,主要有標(biāo)準(zhǔn)粒子濾波、基于均勻重采樣的改進(jìn)粒子濾波、交互式多模型粒子濾波三種算法,同樣利用計(jì)算機(jī)對各個(gè)算法進(jìn)行了仿真分析。
　　最后本文針對粒子濾波算法,提出了幾個(gè)