船舶导航雷达运动目标跟踪技术研究

发布时间：2017-06-08 14:16

  本文关键词：船舶导航雷达运动目标跟踪技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 在雷达数据处理中,目标跟踪是一个很重要的组成部分,在军事和民用领域有着广阔的应用背景,其研究已经受到广泛的关注,而机动目标跟踪问题更是一个研究热点。目前在雷达、导航、自动控制等领域,常用的跟踪滤波器有α-β滤波器、α-β-γ滤波器、卡尔曼滤波器等。本论文对运动目标跟踪进行了深入、详细的研究,着重研究了目标跟踪过程中各种滤波器的跟踪性能。 本文首先介绍了模拟运动目标的目的及方法,在论文的研究过程中,模拟出准确、可靠的目标运动状态及目标的实时数据信息,对于雷达跟踪过程具有重要作用。其次,详细分析了目标跟踪的基本原理,包括目标运动模型的建立以及基本的跟踪滤波方法,重点分析了变增益α-β、α-β-γ滤波算法、常增益α-β、α-β-γ滤波算法。由于船舶惯性一般较大,因此船舶的航行过程在一定时间段内可视为作匀速直线运动,这种情况下α-β滤波算法能够很好地跟踪目标;但从整个船舶航行的过程来看,当海面风浪较大、多目标密集需要安全避碰以及按固定航线改变航向时,避免不了机动情况的发生,因此α-β滤波算法就有其局限性。α-β-γ滤波算法引入了加速度滤波系数,能够很好地检测并跟踪作匀加速运动或发生机动的目标。变增益滤波算法能够随时间变化自适应调节滤波系数,使滤波效果达到最佳,但计算滤波器系数的过程较为复杂,计算量大;使用常增益滤波算法,设置固定的滤波系数,降低了滤波系数的计算复杂程度和计算量,更容易实现,但在自适应方面远不如变增益滤波算法。 本文在对上述几种滤波器理论分析的基础上,对算法进行了研究和设计并利用Visual C++语言编写了实现这些跟踪算法的计算机软件。利用自行开发的雷达运动目标模拟软件,产生各种不同情况的运动目标,用不同的跟踪算法进行跟踪,研究跟踪性能。根据实验结果对每种滤波器的跟踪性能做了分析,并对各种情况进行比较,给出每种滤波器适用的条件。
【关键词】：雷达目标跟踪 α-β滤波 α-β-γ滤波 滤波器性能分析
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U675.74
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-13
• 1.1 论文背景及意义10-11
• 1.2 本文的研究内容和结构安排11-13
• 第2章 雷达运动目标的模拟13-25
• 2.1 模拟目标运动模型的要求13-14
• 2.2 雷达运动目标模拟程序设计14-16
• 2.2.1 模拟运动目标基本流程14-15
• 2.2.2 目标运动方程15-16
• 2.3 目标运动参数的计算16-21
• 2.3.1 真运动—相对运动的矢量换算16-19
• 2.3.2 目标相对运动航向航速的计算19-21
• 2.4 雷达测量噪声模拟21-22
• 2.5 运动矢量的各种显示方式22-23
• 2.6 雷达运动目标数据输出23-24
• 2.7 本章小结24-25
• 第3章 雷达运动目标跟踪原理25-47
• 3.1 目标跟踪技术基本原理25-26
• 3.2 目标运动模型26
• 3.3 航迹相关与航迹外推26-33
• 3.3.1 航迹相关26-28
• 3.3.2 航迹外推28-33
• 3.4 滤波理论33-46
• 3.4.1 变增益α-β滤波34-41
• 3.4.2 常增益α-β滤波41-43
• 3.4.3 变增益α-β-γ滤波43-45
• 3.4.4 常增益α-β-γ滤波45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 雷达运动目标跟踪算法实现47-57
• 4.1 α-β滤波器跟踪算法程序流程47-50
• 4.2 α-β-γ滤波器跟踪算法程序流程50-53
• 4.3 相关波门的设置53-54
• 4.4 目标跟踪系统程序设计54-55
• 4.5 本章小结55-57
• 第5章 跟踪算法仿真实验及滤波器性能比较57-77
• 5.1 整体实验设计57-58
• 5.2 α-β滤波器跟踪性能分析58-66
• 5.2.1 变增益α-β滤波器跟踪性能58-64
• 5.2.2 常增益α-β滤波器跟踪性能64-66
• 5.3 α-β-γ滤波器跟踪性能分析66-74
• 5.3.1 变增益α-β-γ滤波器跟踪性能66-72
• 5.3.2 常增益α-β-γ滤波器跟踪性能72-74
• 5.4 滤波器跟踪性能比较74-76
• 5.5 本章小结76-77
• 结论77-78
• 参考文献78-82
• 致谢82

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 宋彦;伺服系统提高速度平稳度的关键技术研究与实现[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 李月华;船用雷达综合显示软件设计与开发[D];大连海事大学;2011年

2 夏旭;船用稳定平台运动规划算法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

3 王宗鑫;基于小波变换的雷达信号相关积累检测[D];大连海事大学;2010年

4 谢汶颖;车载稳定跟踪系统技术研究与软件设计[D];南京理工大学;2013年

5 王黎明;基于VTS雷达目标的IMM算法研究与实现[D];大连海事大学;2013年

6 马远美;船舶导航雷达运动目标跟踪性能改进方法研究[D];大连海事大学;2013年

  本文关键词：船舶导航雷达运动目标跟踪技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：432781