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非机动水下三维被动目标运动分析研究

在被动定位技术中,被动测距问题一直是被广泛研究的重要课题.虽然现在已有许多不同的被动测距方法,并在实际中具有一定的应用,但测距精度都不很理想.目标运动分析方法(以下简称TMA)是近年来被提出来用于被动定位的一个新的研究方向.它能实现被动情况下的直接测距,且有可能达到更高的精度,因而已经受到广泛的关注.本论文研究的是水声环境中的被动目标运动分析问题,从多参数测量、数据融合等不同的角度探讨了水下三维情形下,单多平台的水下被动目标运动分析的算法与实现。该项研究为水下被动定位系统的设计和实施提供了重要的理论依据和实验仿真分析。本文的主要内容为:1.通过对水声环境复杂性情况的具体分析,提出了水下三维情形下的目标运动分析基本模型,把水下情况分为相互联系的三种类型,即未知确定深度、已知确定深度的三维情形及同在一个平面的二维情形。它为水下被动TMA研究提供了分析模型和基本依据.2.研究了水下被动TMA中的可测性问题,证明了一种适合于水下三维情形  (本文共115页) 本文目录 | 阅读全文>>

《舰船科学技术》2017年09期
舰船科学技术

基于双阵纯方位的水下运动目标运动分析研究

目标运动分析(Target Motion Analysis,TMA)是利用带噪的阵元域数据估计出目标的运动要素[1]。实际环境中,可观测的目标特征数据极其有限,目标的方位几乎成了唯一可靠的参数,故纯方位目标运动分析(Bearings-Only target motion analysis,BO-TMA)引起了人们极大的关注[2–4]。BO-TMA方法主要分为递推类算法以及批处理方法两类。绝大多数递推类算法均以卡尔曼滤波(Kal-man Filter,KF)为基础,常见方法有伪线性滤波法[5](Pseudolinear Estimator,PLE)、扩展卡尔曼滤波法[6](Extended Kalman Filter,EKF)及粒子滤波法[7](Particle Filter,PF)等。PLE法具有线性结构,稳定性强,但其估计结果有偏,PF方法在非线性非高斯情形下性能优越,但其需要大量的样本来近似系统后验概率分布,计算量巨大,不利...  (本文共6页) 阅读全文>>

《舰船科学技术》2015年11期
舰船科学技术

一种改进的纯方位目标运动分析方法研究

0引言纯方位目标运动分析是指利用观测器获取的一系列目标方位测量信息估计目标运动参数的方法,它通常被广泛地用于海洋、航空和航天等领域中,特别是对于水下潜艇而言,纯方位目标运动分析是潜艇隐蔽攻击最基本的目标运动参数估计方法,其重要性不言而喻,然而,纯方位目标运动分析又是公认的世界性难题,代表着跟踪算法研究最具挑战性的领域[1-2]。影响纯方位目标运动分析方法跟踪性能的因素很多,其中观测方位的准确度对估计性能的影响至关重要,因为观测器测量的目标方位是纯方位目标运动分析唯一可利用的信息,往往随着观测器测量方位误差的增加,纯方位目标运动分析性能急速下降,这方面已经引起了广泛关注[3-4]。事实上,在观测器测量的目标方位序列当中,不同时刻的方位测量准确度对纯方位目标运动分析跟踪性能的影响不同。其中,初始时刻的观测方位对于整个目标运动参数估计的影响显得极为突出,这是因为初始时刻的目标方位不仅会影响到目标的初始距离、航向、速度等运动参数的估计,...  (本文共4页) 阅读全文>>

《东南大学学报(自然科学版)》2003年02期
东南大学学报(自然科学版)

基于合成时空谱的多目标运动分析

传统的目标运动分析以方位或方位、频率的测量值作为算法输入[1 ,2 ] ,当信噪比较低 ,或测量序列中有异常点和不连续点时 ,性能会严重下降 .基于合成时空谱的目标运动分析方法[3 ,4] 直接以水听器信号作为算法输入 ,利用长时间合成的时空谱完成目标检测、定位、跟踪和运动分析的一体化处理 .由于时空谱的合成是动态的 ,积分时间不受限制 ,提高了对弱目标的检测和定位性能 .对于单频窄带信号 ,合成的时空谱是单峰的 ,目标参数的估计可通过网格法、牛顿迭代法或普通的遗传算法获得 .但对于实际的声纳信号 ,一方面有可能存在多个目标 ,另一方面由于噪声和干扰的影响 ,合成的时空谱具有多峰性 .为了避免谱峰搜索时陷入局部最优解 ,采用上述方法估计目标参数时 ,需要一定的频率先验信息 ,这限制了算法的适用范围 .利用遗传算法的小生境技术[5] ,可以在一定频率范围内 ,自动实现合成时空谱的多峰搜索 ,既提高了单目标定位的可靠性 ,又可实现多...  (本文共3页) 阅读全文>>

《应用声学》2003年01期
应用声学

纯方位目标运动分析的卡尔曼滤波算法

1 引言 被动跟踪定位在实际中得到了广泛应用。在海洋环境中,较为熟悉的是二维平面中的纯方位目标运动分析(TMA)问题。通常假设目标做匀速直线运动,在有噪声存在的情况下,由机动单站测向机(本舰)对目标的方位进行测量,而后利用所得到的测量值对目标的位置和速度进行估计13书]。其几何模型如图1所示,本舰和目标在同一水平面内运动。 然而,对这一特殊的估计问题并不能进行简单求解。由于系统本身的非线性,使得传统的线性方法并不适用于这一问题的求解。此外,由于方位由单个平台测得,只有本舰进行适当的机动,这一过程才是可观测的[¨。 尽管纯方位TMA问题存在上述的诸多困难,但对这一问题的求解已有多种方法。近年来受到广泛重视的一种方法是广义卡尔曼滤波法。 在本文中,对纯方位TMA的卡尔曼滤波方法进行了讨论。主要对直角坐标中的广义卡尔曼滤波法、伪线性卡尔曼滤波法及修正极坐标(MP)中的广义卡尔曼滤波法三种滤波方法,讨论了坐标系的选择对滤波稳定性的影响,...  (本文共7页) 阅读全文>>

《声学学报》1998年05期
声学学报

一种新的目标运动分析方法

引言目标运动分析(TMA)是目前广为采用的一种被动定位和参数估计方法山。传统的目标运动分析法有多种实现方式,但大都分为检测、跟踪和目标运动分析三个步骤。由于信号检测与跟踪要在一定的信噪比下才能实现,因此随着声呐作用距离的提高,传统TMA方法的实现越来越困难。另一方面,传统的TMA方法都是建立在瞬时观测值基础上的,没有充分利用被动声呐信号的特点。近年来,针对目标运动分析方法的改进,人们做了许多尝试[‘-6]。本文在此基础上给出一种新的目标运动分析方法,它完全突破了传统的被动定位方法的局限性,将信号检测与参数估计融为一体,可有效地解决远距离、低信噪比情况下的目标定位问题。该算法直接以水听器接收信号为输入,利用时空积累,得到长时间平均的时空谱,再通过自动搜索谱峰,获得目标参数估计。因为不需要提供方位、频率的观测量,因而避免了谱峰跟踪、峰值检测等信号处理问题的难点;而长时间积分,既可增强检测性能,又可提高处理增益,因此在信号比较弱、短时...  (本文共5页) 阅读全文>>