多基地声纳水下目标检测跟踪方法研究

摘要

随着我国对海洋领域的重视程度不断提升，水下目标探测跟踪技术的提升显得越来越重要。随着海上作战环境的复杂程度的增加，传统的单基地检测跟踪已经不能满足如今多样化的水下目标的监视作用。多基地融合检测跟踪系统弥补了单基地作用区域小，功能形式单一的缺点，更适用于海洋领域大范围监视预警，对可疑目标进行锁定。本文基于此背景，研究了多基地声纳水下目标融合检测跟踪技术，并通过Matlab仿真与外场试验数据验证了算法的可用性。
　　首先研究了单基地检测跟踪方法。检测部分研究了基于恒虚警检测的单元平均恒虚警算法，得到了不同参数下的检测ROC曲线。跟踪部分研究了卡尔曼滤波算法，并在此基础上研究了在杂波环境下的概率数据互联算法，对于多目标而言，若波门存在有交叠的状况，则研究了联合概率数据互联算法。对几种算法进行了仿真，并分析了不同参数下算法性能的变化。
　　其次研究了多基地检测跟踪融合算法。研究了K秩N、奈曼皮尔逊融合准则，及观测空间划分的融合方法，对不同基线长度的多基地检测性能进行了仿真分析，仿真了一发两收、一发三收多基地系统的融合检测系统作用范围，并对比分析了几种融合检测方法的性能。接着研究了多基地融合定位算法，介绍了多基地声纳的几何配置关系，研究了联合双基地的融合定位法，并仿真了不同配置下的融合定位GDOP图。针对于融合跟踪算法，先研究了序贯航迹关联法与统计双门限航迹关联法，接着研究了基于协方差分配的航迹融合算法，仿真了两种方法在不同情况下的航迹关联及航迹融合的融合效果。
　　最后利用外场试验数据对算法进行了验证。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 论文的背景与研究意义

1.2.1 检测方法

1.2.2 跟踪方法

1.3.1 多基地融合检测方法

1.3.2 多基地融合跟踪方法

1.3 本文的内容安排

第2章 单基地检测跟踪方法

2.1 单基地检测方法

2.1.1 均值类恒虚警检测

2.1.2 单基地检测方法性能仿真研究

2.2 单基地跟踪方法研究

2.2.1 单目标跟踪方法

2.2.2 多目标跟踪方法

2.3 本章小结

第3章 多基地融合检测跟踪方法

3.1 融合检测方法

3.1.1 K秩N融合准则

3.1.2 分布式奈曼皮尔逊融合准则

3.1.3 观测空间划分融合检测方法

3.1.4 融合检测算法性能仿真研究

3.2 融合定位方法

3.2.1 多基地声纳几何关系

3.2.2 联合双基地解算融合定位法

3.2.3 融合定位算法性能仿真研究

3.3 融合跟踪方法

3.3.1 航迹关联算法

3.3.2 航迹融合算法

3.4 本章小结

第4章 多基地声纳水下目标检测跟踪外场试验验证

4.1 外场实验数据参数

4.2 外场数据单基地跟踪方法验证

4.2.1 单基地目标跟踪

4.3.1 多基地目标融合检测

4.3.1 多基地目标融合跟踪

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢