基于粒子滤波的水下目标跟踪置前检测方法研究

发布时间：2020-12-31 13:06

　　由于电磁波和光在水体传播时衰减很大,海洋是声透明的,声波是水下信息传输、水下目标探测、水底成像等的主要手段。随着声隐身技术的发展,以及水声信道的复杂性,水下目标探测面临着“两个一千”问题,即干扰数是目标数的一千倍以上,干扰强度是目标强度的一千倍以上,给水下目标跟踪检测带来了困难。跟踪置前检测（Track-Before-Detect, TBD）方法是弱目标检测跟踪的重要研究方向,与传统的先检测后跟踪（Track-After-Detect, TAD）方法不同,该方法并不设定门限对目标的存在性进行判断,而是通过关联目标的物理运动轨迹特征,挖掘原始数据中的有效信息,通过时间积累,实现弱目标的航迹提取。粒子滤波（Particle Filter, PF）是处理非线性序贯滤波问题的一个重要手段,是目标跟踪问题的一个重要研究方向。本文基于PF技术开展水下弱目标的跟踪置前检测方法研究,主要工作如下：首先,研究利用序贯贝叶斯滤波方法开展水下目标跟踪方法研究。建立了水下目标状态空间变化模型,针对水声传播过程的非线性特点,研究扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter, EKF）、集合卡尔曼... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 序贯贝叶斯跟踪技术的国内外发展现状
        1.2.1 国外发展现状
        1.2.2 国内发展现状
    1.3 论文主要工作
2 水声传播模型
    2.1 波动方程
    2.2 平面波模型
    2.3 简正波模型
        2.3.1 环境与距离独立简正波模型
        2.3.2 环境依赖距离简正波模型
    2.4 小结
3 序贯贝叶斯滤波水下目标跟踪方法
    3.1 问题建模
    3.2 扩展卡尔曼滤波器
    3.3 集合卡尔曼滤波器
    3.4 粒子滤波器
    3.5 仿真分析与比较
    3.6 小结
4 基于粒子滤波的跟踪置前检测方法
    4.1 跟踪置前检测算法
    4.2 问题建模
        4.2.1 目标运动模型
        4.2.2 系统测量模型
        4.2.3 匹配场处理
        4.2.4 似然函数计算
    4.3 基于粒子滤波的跟踪置前检测方法
        4.3.1 算法原理
        4.3.2 算法实现
    4.4 仿真分析与比较
        4.4.1 算法收敛性分析
        4.4.2 跟踪精度与目标存在概率分析
        4.4.3 PF与PF-TBD分析比较
    4.5 小结
5 水下弱目标检测跟踪的实验研究
    5.1 实验概况
    5.2 实测环境参数及导航数据分析
    5.3 实验数据算法验证
    5.4 小结
6 结论
参考文献
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]水声信号处理中匹配场处理技术研究的现状和展望[J]. 王静,黄建国,管静.  声学技术. 2000(01)

博士论文
[1]基于粒子滤波的弱目标检测前跟踪算法研究[D]. 龚亚信.国防科学技术大学 2009
[2]信息融合系统中的目标跟踪及数据关联技术研究[D]. 李良群.西安电子科技大学 2007

硕士论文
[1]PF-TBD算法及其在天波超视距雷达中的应用研究[D]. 邹丁秋.电子科技大学 2013
[2]基于粒子滤波的弱小目标检测前跟踪算法研究[D]. 孙星.西安电子科技大学 2013



本文编号：2949654