基于VxWorks的水下目標(biāo)探測跟蹤研究.pdf

1、水下目標(biāo)聲探測跟蹤系統(tǒng)是水下機(jī)器人智能體系的重要組成部分。探索水下目標(biāo)聲探測跟蹤的新方法；開發(fā)準(zhǔn)確可靠、實(shí)時性強(qiáng)的探測跟蹤軟件對提高水下機(jī)器人的智能化水平有著重要的意義。
　　 本論文深入研究了聲納圖像預(yù)處理技術(shù)；提取分析了聲納圖像中水下目標(biāo)的特征；把信息融合技術(shù)引入粒子濾波理論，在粒子濾波理論框架下實(shí)現(xiàn)了水下目標(biāo)的跟蹤。在此基礎(chǔ)上，以SeaKing DST單波束機(jī)械掃描聲納和嵌入式聲視覺計算機(jī)為硬件平臺，以某型號的水下機(jī)器人為

2、載體，利用實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)VxWorks設(shè)計了一個探測跟蹤軟件，配合水下機(jī)器人的其他功能模塊實(shí)現(xiàn)水下目標(biāo)的探測跟蹤。
　　 本論文首先對聲納數(shù)據(jù)進(jìn)行了波束內(nèi)插、坐標(biāo)變換、圖像顯示、圖像平滑、圖像分割等預(yù)處理。接著提取了水下目標(biāo)的形狀與亮度、形狀矩、不變矩、灰度共生矩陣數(shù)字特征，并且對比分析了目標(biāo)在運(yùn)動過程中各個特征的變化情況；應(yīng)用廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析了特征，確定了最有利于探測跟蹤的特征組合。最后深入研究了粒子濾波理論和其存在的

3、問題及解決辦法。在粒子濾波理論框架下實(shí)現(xiàn)了水下目標(biāo)的跟蹤，跟蹤過程包括初始化、狀態(tài)轉(zhuǎn)移、狀態(tài)觀測、重采樣。為了增強(qiáng)粒子濾波跟蹤效果，結(jié)合聲納圖像下目標(biāo)的特點(diǎn)，本論文利用信息融合觀測模型替代經(jīng)典的模板匹配觀測模型。兩種觀測模型下對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明將信息融合技術(shù)引入粒子濾波能有效的實(shí)現(xiàn)水下目標(biāo)的跟蹤。在以上理論研究和仿真的基礎(chǔ)上，最后本論文在VxWorks環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了聲納數(shù)據(jù)的接收和聲視覺計算機(jī)同水下機(jī)器人其他功能模塊之間的通信；開發(fā)了由初始