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多被动声呐纯方位目标跟踪算法研究
| 论文题名： | 多被动声呐纯方位目标跟踪算法研究 |
| 关键词： | 被动声呐;纯方位定位;目标跟踪;数据关联 |
| 摘要： | 随着世界各国逐渐重视海洋的主权问题，许多研究者开展了舰船目标跟踪技术的研究。由于在利用单基站被动的跟踪运动目标时仅能得到目标的方位轨迹，因此，需要先利用跟踪算法将舰船目标的方位轨迹从单基站所接收到的量测信息中提取出来，再对多个基站分别跟踪得到的目标方位轨迹通过纯方位定位来估计目标的位置。在上述背景下，本文开展了多被动声呐纯方位目标跟踪算法研究。 首先，研究了基于数据关联的被动目标跟踪算法。研究了适用于单目标跟踪的PDA算法并在此基础上介绍了基于频率信息的改进PDA算法，经仿真分析，I-PDA算法的性能优于PDA算法的性能;研究了适用于多目标跟踪的JPDA算法，针对JPDA算法在目标轨迹距离相距较近或发生交汇时易出现跟踪错误的现象，介绍了基于频率信息的改进I-JPDA算法，经仿真分析，I-JPDA算法可以有效避免这一现象的发生;研究了适用于多目标跟踪的MHT算法，并将其性能与JPDA算法及I-JPDA算法比较。通过仿真分析和海试实验数据验证了上述算法的有效性。 其次，针对数据关联方法计算量大且考虑新生目标较为困难的情况，介绍了基于随机有限集的跟踪方法。针对RFS理论无法得到有效闭合解的现象，研究了适用于多目标跟踪的GM-PHD算法，并通过OSPA距离分析其跟踪性能，经仿真分析，此算法可以有效跟踪新生目标并对目标数目进行估计;针对在实际跟踪时可能会出现轨迹中断而导致轨迹不连贯的现象，研究了基于中断轨迹的关联方法，经仿真分析，此算法可以有效的将轨迹拼接起来。通过海试实验数据验证了上述算法的有效性。 最后，将多站得到的方位轨迹进行纯方位定位。研究了不同布站方式与测向误差对定位精度的影响;研究了基于最小二乘的测向交叉定位方法，经仿真分析，此算法可以有效定位目标;针对最小二乘法易受噪声影响的现象，研究了EKF算法;针对EKF算法适用于非线性程度较低系统的现象，研究了UKF算法，并对比了相同条件下EKF算法和UKF算法的性能。通过仿真分析和海试实验数据验证了上述算法的有效性。 |
| 作者： | 吴婧 |
| 专业： | 水声工程 |
| 导师： | 吕云飞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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