水聲目標(biāo)運動分析算法的研究與實現(xiàn).pdf

1、我國是擁有約300萬平方公里海洋面積的海洋大國，所以海洋安全，是國民安全的第一道防線，必須時刻堅守。在水下防御及作戰(zhàn)系統(tǒng)中，有“先發(fā)制人，后發(fā)制于人”的理念，其中“先發(fā)制人”就要依靠精確及時的水聲目標(biāo)運動分析技術(shù)。本文深入研究了常規(guī)水聲目標(biāo)運動分析算法，包括純方位算法、方位頻率算法以及雙/多陣算法和空時綜合算法等，通過對比仿真分析，給出這些算法的優(yōu)缺點和應(yīng)用場景。針對實測數(shù)據(jù)獲取方位信息的不確定性，本文改進(jìn)了傳統(tǒng)算法模型，給出了具體的解

2、決算法，仿真改進(jìn)算法的性能，并進(jìn)行了實際測試數(shù)據(jù)分析。基于算法研究結(jié)果，利用VS2013實現(xiàn)了目標(biāo)運動分析系統(tǒng)軟件設(shè)計。
　　本文首先簡要介紹了目標(biāo)運動分析的研究背景及意義，探索了各類目標(biāo)運動分析技術(shù)的發(fā)展歷程。在可觀測性的基礎(chǔ)上，從單基陣的純方位目標(biāo)運動分析算法入手，研究了最小二乘算法、基于輔助變量的偽線性算法、廣義卡爾曼濾波算法和粒子濾波算法。并搭建了MATLAB仿真環(huán)境，對各算法進(jìn)行了仿真計算，通過對比試驗，驗證了純方位算法

3、在滿足一定的可觀測條件下對水下目標(biāo)運動分析的可行性。
　　由于純方位目標(biāo)定位算法受制于嚴(yán)格的可觀測性要求，所以本文研究了聯(lián)合多信息的目標(biāo)運動分析算法，結(jié)合目標(biāo)其他被動特征信息，改善定位性能，包括：基于方位頻率的目標(biāo)運動分析算法、雙/多陣的目標(biāo)運動分析算法和空時綜合算法等。通過建立目標(biāo)運動模型對算法原理進(jìn)行了深入的研究，并通過仿真驗證，為工程人員在實際應(yīng)用中選擇合適的目標(biāo)運動分析算法提供了依據(jù)。
　　在利用海上實測數(shù)據(jù)完成算法

4、的實踐應(yīng)用過程中，發(fā)現(xiàn)實際采集數(shù)據(jù)存在非等間隔采樣的情況，所以本文提出了一種適用于非等間隔采樣的優(yōu)化算法模型，采用實時更新采樣間隔的方法解決不完全測量情況下的目標(biāo)運動分析問題，擴展了目標(biāo)運動分析算法的應(yīng)用范圍。
　　同時，為了將研究成果同工程應(yīng)用緊密結(jié)合，設(shè)計開發(fā)了目標(biāo)運動分析系統(tǒng)軟件。根據(jù)工程實驗需求，該軟件平臺能夠快速建立仿真環(huán)境，完成算法性能的仿真，并且能實時處理海上采集的數(shù)據(jù)，輔助海洋研究人員進(jìn)行更有效的海域監(jiān)控管理。