面向水面救助的目標(biāo)檢測與跟蹤方法研究.pdf

1、面向水面救助的目標(biāo)檢測與跟蹤方法研究對實(shí)現(xiàn)救助船舶高效并安全的實(shí)現(xiàn)對水面失事目標(biāo)的救援有著重要的應(yīng)用及理論意義。救助船通過自身所攜帶傳感器獲得的水面失事目標(biāo)相對位置的測量數(shù)據(jù)需要進(jìn)行去除噪聲等處理，從而為動力定位控制系統(tǒng)提供更為精確的輸入量；與此同時(shí)由于發(fā)生海難地區(qū)多為海況不佳，可能會出現(xiàn)傳感器失效，從而失去實(shí)時(shí)的失事目標(biāo)的相對位置數(shù)據(jù)。
　　本文首先通過參考坐標(biāo)系及水面船舶的運(yùn)動學(xué)知識，建立了救助船與水面失事目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型。并結(jié)

2、合相關(guān)知識，建立了海洋環(huán)境：風(fēng)、浪、流的數(shù)學(xué)模型。通過對救助船和水面失事目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證，驗(yàn)證了救助船和水面失事目標(biāo)數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性。其次，設(shè)計(jì)并給出了水面失事目標(biāo)的檢測方案。建立傳感器坐標(biāo)系，對測量系統(tǒng)進(jìn)行選型，并通過實(shí)驗(yàn)對Mini RadaScan相對位置測量系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行測試驗(yàn)證，驗(yàn)證了Mini RadaScan相對位置測量系統(tǒng)的性能可靠、測量精度高。然后又給出了水面失事目標(biāo)的方位估算方案，提出了基于Mini Rad

3、aScan相對位置測量系統(tǒng)的極坐標(biāo)法、純方位角法、純距離法水面失事目標(biāo)方位估算方法。通過理論分析及驗(yàn)證試驗(yàn)充分驗(yàn)證了這三種水面失事目標(biāo)估算方案是合理、可行的。最后對水面目標(biāo)測量系統(tǒng)可能出現(xiàn)的測量系統(tǒng)失效情況進(jìn)行了分析。再次，通過小波分析的閾值法對傳感器測量數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，仿真驗(yàn)證小波濾波可以很好的對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪。再通過粒子濾波對含有的“有色噪聲”的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波估計(jì)，并仿真驗(yàn)證了其有效性。最終通過基于Mini RadaScan相對位

4、置測量系統(tǒng)的實(shí)測數(shù)據(jù)的進(jìn)行驗(yàn)證分析，證明了算法的可行性和可靠性。最后，在傳感器組中發(fā)生部分傳感器測量數(shù)據(jù)失效的情況下，通過改進(jìn)的基于置信距離的數(shù)據(jù)融合算法將失效的傳感器的測量數(shù)據(jù)剔除出去，最終實(shí)現(xiàn)在傳感器短時(shí)失效的情況下的水面失事目標(biāo)跟蹤。在傳感器組中測量數(shù)據(jù)完全失效的情況下，提出了基于數(shù)據(jù)擬合的水面目標(biāo)跟蹤算法。并通過基于Voyager IV自主移動平臺的綜合試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，最終得到在傳感器短時(shí)失效的情況下，分別通過改進(jìn)的基于置信距離的