基于双观测站的水下机动目标被动跟踪

基于双观测站的水下机动目标被动跟踪
赵振轶;李亚安;陈晓;苏骏
【期刊名称】《鱼雷技术》
【年(卷),期】2018(026)001
【摘要】为了对水下机动目标进行航迹跟踪,采用双观测站被动跟踪系统,解决了单观测站利用纯方位角信息进行跟踪时的不可观测问题,建立了目标状态方程和被动观测方程.将扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)与交互式多模型算法OMM)相结合,应用于被动跟踪系统中.仿真结果表明,2种算法都能适用于水下机动目标被动跟踪.随着测量误差的增大,IMM-UKF算法比IMM-EKF算法表现出了更好的稳定性和更高的跟踪精度.
【总页数】6页(P40-45)
【作者】赵振轶;李亚安;陈晓;苏骏
【作者单位】西北工业大学航海学院,陕西西安,710072;西北工业大学航海学院,陕西西安,710072;西北工业大学航海学院,陕西西安,710072;西北工业大学航海学院,陕西西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TJ630;TP391.99
【相关文献】
1.双观测站水下纯方位多目标跟踪的数据关联算法 [J], 苏骏;李亚安;陈晓;赵振轶
2.水下机动目标航迹被动跟踪显控软件设计 [J], 丁明惠
3.基于双观测站的水下机动目标被动跟踪 [J], 赵振轶;李亚安;陈晓;苏骏;;;;
4.双观测站水下纯方位多目标跟踪的数据关联算法 [J], 苏骏;李亚安;陈晓;赵振轶;
5.基于机动观测站和机动外辐射源的被动跟踪模型 [J], 景桐; 田威; 黄高明
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水下动目标被动跟踪研究

水下动目标被动跟踪研究一、本文概述随着海洋资源的日益开发和利用，水下动目标被动跟踪技术已成为水下探测和海洋工程领域的重要研究方向。

该技术通过接收和分析水下动目标自身发出的声波、电磁波等信号，实现对目标的被动跟踪和识别，具有隐蔽性好、抗干扰能力强等优势。

本文旨在深入探讨水下动目标被动跟踪技术的研究现状、基本原理、关键技术及其发展趋势，以期为相关领域的理论研究和实际应用提供有益参考。

文章首先将对水下动目标被动跟踪技术的研究背景和意义进行阐述，明确研究的重要性和紧迫性。

接着，介绍被动跟踪的基本原理和关键技术，包括信号处理、目标特征提取、跟踪算法等，并分析各种技术的优缺点及适用范围。

在此基础上，文章将重点分析当前水下动目标被动跟踪技术面临的挑战和难题，如水下环境的复杂性、信号的衰减与干扰、多目标跟踪等问题，并提出相应的解决策略和方法。

文章将展望水下动目标被动跟踪技术的发展趋势和前景，探讨新技术、新材料和新方法在水下动目标被动跟踪领域的应用前景，以及未来研究方向和挑战。

通过本文的综述和分析，希望能够为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的启示和参考，推动水下动目标被动跟踪技术的不断创新和发展。

二、水下动目标被动跟踪理论基础水下动目标的被动跟踪是一项复杂而关键的技术，其理论基础涉及声学、信号处理、估计理论等多个领域。

被动跟踪主要是通过接收和分析目标发出的声信号或者其它形式的辐射信号，来估计和预测目标的位置、速度和运动轨迹。

声波传播理论：水下环境的声学特性对被动跟踪具有重要影响。

声波在水中的传播受到水温、盐度、压力等多种因素的影响，这些因素会导致声波速度的变化和信号的衰减。

因此，对声波传播特性的准确理解是实现水下被动跟踪的基础。

信号处理技术：水下被动跟踪需要对接收到的微弱信号进行有效的处理，以提取出有用的信息。

这包括信号的预处理、特征提取、目标识别等步骤。

通过信号处理技术，可以将目标信号与背景噪声区分开来，提高跟踪的准确性和鲁棒性。

水中目标被动定位技术综述

第３２卷第７期
２１００年７月源自舰船科学
技
术
Ｖｏ．２，Ｎｏ７１３．
ＳＰＳＥＮＣＥＡＮＤＨＩＣＩＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｊ１，２１ｕ．００
水中目标被动定位技术综述
熊鑫章新华，，高成志，卢海杰，兰英
Ａｂｓｒｃ：Ｃｏａｅｔｈｅａｔｅｌｃｔｎ，ｈｅｐｓｉｅｌｃｔｏａｅｎｗｉｅｙｒｓａｃｅｎｓｄｔａｔｍｐｒｏｔｃｉｏａｉｖｏｔａｓｖｏａｉｎｈｓｂｅｄｌｅｅｒｈｄａｄｕｅｂｃｕｅｏｔｏｄｃｙｔｉｅａｓｆｉｇｏｒｐｉｔＩｅｅｔｙａ，ｎｔｅｂａｅｏｈｒｄｔｏａｅｈｄｆｐｓｉｅｌｃｔｎ：ｈｓｃｙ．ｎｒｃｎｅｒｏｈｓｆｔｅｔａｉｉｎｌｍｔｏｓｏａｓｖｏａｉｏｔｅ
关键词：被动定位；声呐；目标运动分析；匹配场处理；聚焦波束形成
中图分类号：Ｕ６．７Ｔ５６６；Ｂ６文献标识码：Ａ文章编号：１７７４（００００４０Ｄ：０３０／．ｓｎ１７７４．０００．２６２— ６９２１）７— １０— ４Ｏｌ１．４４ｊｉ．６２— ６９２１．７０８ｓ
ｍｅｈｄｓｔｏ．Ｋｅｒｓ：ｙｗｏｄｐｓｉｅｌｃｔｏａｓｖｏａｉｎ；ｓｎｒＴＡ；ＭＦ；ｆｃｓｄｂａｏｍｉｇｏａ；ＭＰｏｕｅｅｍｆｒｎ

基于双目视觉的水下定位系统

Ｂｉｏｕａｉｉｎｂｓｄｌｃｔｎｇｓｓｅｏｎｄｒｔｒｉｓｃｉｎｎｃｌｒｖｓｏａｅｏａｉｙｔｍｆｒｕｅｗａｅｎｐｅｔｏ
ＣＮＹａ — ｅＨＵＫｎ — Ｕ，Ｇａ —ｈｎ，ＧＵＬｎｙＨＥｕｎｊ，ＺａｇＷｉＥＹｏｚｅｇｉ—ｉ
机、行器（机械手，执如电机等）组成。在该实验系等
究中心学者将目标物体结构模型法单目视觉应用于水下机器人定位。文献［］４中英国学者ＮＨｌｎｈｒ等．ｏｌｇｕｓｉｔ人利用双目视觉控制机械手抓取物体，文献［－］别５６分将双目立体视觉应用于曲线跟踪和水下焊缝的跟踪。
应用在单目视觉定位上，献［］中国船舶科学研文３中
１双目立体视觉定位系统构成
机器视觉系统的硬件一般由视觉传感器（像摄机）光源、、滤光片、图像采集卡、图像处理模块、算计
（Ｖ）ｎｏｄｒｔｄｐｈｏｌｘｕｄｒｔｒｅｖｒｎｌｎ，ａｓａｉｇｓｒｃｕｅｆｒｔｅｃｍｅａｔｏｆｕｄｒａｅａｉｒｔｎａｄＲＯ．Ｉｒｅｏａａｔｅｃｍｐｅｎｅｗａｅｎｉｏｎｅｔｅｌｔｕｔｒｈａｒ，ａｍｅｈｄｏｎｅｔｒｃｌａｉｎｔｎｏｗｂｏ
ａｎｗｍｔｏｂｃｌｃｔｇａｅｎｆｎａａｅｐａｅｔｎｆｍｔｎｗｒｄｓｎｄｘｅｉｅｔｅｕｔｓｏｅｃｕａｙａｄｓｂｉｅｅｄｏｏｊｔｏａｎｓｄｏｏｔｒｌｌｌｎａｓｒａｉｅｅｉｅ．Ｅｐｒｎｓｌｗｔｃｒｃｎａｉｔｈｆｅｉｂｒｐｌｒｏｏｅｇｍｒｓｈｈａｔｌｙ

双基阵声纳系统水下目标被动定位精度分析

Ｖｏ．３Ｎｏ１６。．１
火力与指挥控制
ＦｉｅＣｏｔｏｒｎｒｌ＆ＣｏｍｍａｄＣｏｔｏｎｎｒｌ
Ｊｎ，０１ａ２１
第３卷第１期６２１年１月０１
文章编号：０２０４（０１０ —１７０１０ —６０２１）１０下目标被动定位精度分析
顾晓东，志明。袁志勇邱，
（．海军工程大学，汉１武４０３，．海军装备研究院系统所，京３０３２北１０７）００３
摘要：究了基于双基阵的被动定位方法，述了仅利用方位测量信息的纯方位定位原理，导出了定位误差的几何研论推分布关系式及定位精度达到最高的测向线交会角大小，析了测向误差及站址误差对定位精度的影响，定位误差与基线、分对目标方位的关系作了较细致的分析，同时给出了整个探测区域的ＧＯＰ分布图，出了满足一定定位精度要求的交会角范Ｄ得围。该问题的研究对提高定位精度具有一定的理论和实际意义，为多基阵的合理布置和优化选择提供参考。可
ａｇｅｆｒａｒｖｎｔｓｔｆｄｐｅｉｉｎｉｓｏｎｓｍｕａｉｎｆｕｅ．Ｔｈｔｄｆｔｅｉｓｅｃｎｂｓｄｎｌｏｒｉｉｇａａｉｉｒｃｓｏｓｈｗｎｉｉｌｔｉｒｓｓｅｏｇｅｓｕｙｏｈｓｕａｅｕｅ

双同步水下合作目标跟踪定位方法

双同步水下合作目标跟踪定位方法双同步水下合作目标跟踪定位方法是通过水下机器人和水下定位系统之间的双向同步，实现双方之间的通信和协作，从而实现在复杂水下环境中对目标的跟踪和定位。

该方法主要采用以下步骤：第一步，水下机器人对目标进行探测和识别。

在该过程中，水下机器人会对周围水下环境进行扫描和探索，以识别可能存在的目标。

针对已识别到的目标，水下机器人会通过相应的传感器获取相关信息，如目标的位置、速度、方向等等。

第二步，水下机器人将目标信息上传至水下定位系统。

此时，水下定位系统会根据接收到的信息，实时计算目标的精确位置，并与水下机器人进行同步。

同时，水下定位系统会将目标位置传递给水下机器人，以便后续跟踪定位操作。

第三步，水下机器人根据目标位置进行精确跟踪。

当水下机器人接收到水下定位系统传递的目标位置信息时，它会自动调整自身的位置和方向，以确保与目标的距离和方向保持稳定。

第四步，水下机器人定期向水下定位系统反馈目标跟踪情况。

在跟踪目标的整个过程中，水下机器人会定期将自身的位置和方向，以及目标的位置和状态等信息反馈给水下定位系统。

这些信息可以帮助水下定位系统更加准确地计算目标位置，从而提高跟踪定位的效率和精度。

通过以上步骤，双同步水下合作目标跟踪定位方法可以实现水下机器人和水下定位系统的有效协作，在复杂的水下环境中实现目标跟踪和定位的任务。

同时，该方法还可以提高水下机器人的智能化水平，并为水下工程和科学研究提供更加可靠和高效的技术支持。

相关数据是指两个或多个变量之间存在一定的关系。

在数据分析中，我们需要对相关数据进行收集、整理、分析和解释，以了解变量之间的关联程度和方向，从而为后续的决策制定和预测模型构建提供依据。

以下是对相关数据进行分析的一般步骤：1. 收集数据。

收集数据是数据分析的第一步，我们需要选择合适的数据源和收集工具，采集适宜的数据样本，以尽可能保证数据的真实性和可靠性。

2. 整理数据。

在收集到数据后，我们需要进行数据清洗和整理的工作，包括去除无用信息、处理缺失值和异常值、分类和计算变量等操作，以便后续的分析和解释。

水下制导多目标跟踪关键技术研究

水下制导多目标跟踪关键技术研究摘要：随着军事现代化技术的不断发展和进步，对海军作战的要求越来越高，尤其是水下作战，但是水下作战的环境变得越来越复杂，传统意义的水下制导系统已经不能满足当今的信息化作战的趋势和大环境。

文章对水下制导多目标跟踪关键技术进行研究。

关键词：水下；精确制导；目标跟踪；技术近年来，随着计算机处理图像和分析数据的能力越来越强，在对物体进行跟踪方面也取得了较大的进展，它在视频监控、机器人导航和定位、虚拟领域等方面都显示出了很大的价值，尤其是在军事方面已经开始用于侦察无人侦察机战场，制造巡航导弹，进行导弹防御，监视海面和水下，监视战场等，无论是在国际还是国内都是研究的热门领域。

1 多目标跟踪技术的内容对于多目标跟踪而言，无论是理论还是技术方面，都包括很多内容，比如跟踪目标模型、算法、数据关联性以及跟踪开始与跟踪结束。

在多目标跟踪过程中，需长期地对跟踪目标的运动状态进行跟踪记录，计算出运动目标运动概率，在此基础上分配采样值，目标概率的计算是一种历史函数，其内容是当前的运动状态和目标的运动轨迹，对其轨迹进行跟踪和记录不是要建立起该目标的档案，而是要利用这些信息实现一定的目的。

水下多目标的跟踪技术由很多组成部分构成，其中最重要的两个组成部分是声呐多目标跟踪和水下精确制导多目标跟踪。

声纳系统探测多个目标主要是通过主动探测和被动探测来进行的，但是被动探测和主动探测相比更难一些，如水下潜艇时常隐身潜行，较为隐蔽地区跟踪目标，这样被动跟踪就可以发挥其名下优势，算出跟踪目标的运动要素，使被动跟踪得以实现。

再以水下自导武器自导鱼雷为例，为了更迅速地、更精确地跟踪目标，较常采用的是主动跟踪技术，或者是将主动跟踪技术和被动跟踪技术结合起来，实现对制定目标的准确跟踪。

对于水下制导武器而言，多目标跟踪技术主要是对目标采取准确估计和分辨等先进的理论和方法，近几十年来有些技术已经在实践中得到了相关运用。

2 多目标跟踪技术的发展“多目标跟踪”是在1955年由Wax首先提出的，即初始目标的航迹是怎样形成的、怎样保持和删除航迹的概念和模型，在得解的时候采用了估计的方法。

水中目标被动定位技术综述

水中目标被动定位技术综述水下目标被动定位技术是指利用海洋、河流、湖泊等水体中目标自身的特征和信号，通过接收器和处理器等设备精确定位目标的位置和速度的一种技术。

它广泛应用于海洋生物调查、鱼群资源评估、水下设备搜索与定位、海底资源勘查等领域，在水下探测技术中具有重要的应用价值。

水中目标被动定位技术的原理是接收目标发出的声波、光波或者其他信号，通过接受到的信号的旅行时间、强度、频率等参数，计算出目标的位置和运动状态。

水中目标被动定位技术可以分为声学定位、光学定位以及磁学定位三种方式，下面分别介绍。

声学定位是将声波作为目标的探测信号，通过分析接收到的声波在水中的传播特率，推算出目标位置和移动状态的一种定位方式。

声学定位技术具有高精度、广覆盖、可靠性强等优点，在海洋生物学、海洋地质学以及水下工程等领域中有广泛的应用。

声学定位技术的发展主要包括声学跟踪、声呐测深以及水下音频通信等。

光学定位是指利用光学探测设备对光反射率大的目标进行定位的一种技术。

光学定位技术常常用于水下光学设备的搜索与定位、浮游动物的识别与计数以及水下摄像观测等领域。

光学定位技术主要包括水下摄像技术和水下光学搜索定位技术两种方式。

前者主要利用水下相机拍摄水下目标的图像，通过图像识别和比对推算目标的位置和大小等参数，后者则是利用光学采集设备对水下光信号的接收和处理，实现对水下目标的实时定位。

磁学定位是指利用目标自身磁场或者外部引力场产生的磁场与地球磁场的相互作用，推算出目标位置和移动状态的一种技术。

磁学定位技术常常用于海洋科学研究、石油勘探等领域。

磁学定位技术主要包括船载磁力计测量、地磁定位和磁标记定位等方式。

前者主要是利用磁场测量设备获取水下目标产生磁场的强度和方向，推算出目标所处的位置和方向；后两种则是通过在水下投放具有磁性的标记物，在船载磁力计对标记物进行测量从而定位目标的位置。

总之，水中目标被动定位技术具有广泛的应用价值，如今，各种新型的水中目标被动定位技术正在不断涌现，这些新技术将进一步推动水下探测技术的发展与创新，为我们了解海洋世界、保护海洋资源，进行科学研究等提供更为精确的数据和技术支持。

基于采样卡尔曼滤波的水下被动目标跟踪

文章编号：０２０４（０６１—０６０１０ —６０２０）２０２ —４
基于采样卡尔曼滤波的水下被动目标跟踪
高剑，严卫生，德民，徐张福斌
（北工业大学航海学院，西西安７０７）西陕１０２
摘
要：针对水下被动目标跟踪问题中，采用直角坐标系容易出现滤波发散，而修正极坐标系下过程模型强非线性的问
中圈分类号：Ｎ９Ｔ５文献标识码：Ａ
ＵｎｃｎｅａｍａｌｅｏｓｉｅＵｎｄｅｗａｅｒｅａｋｎｇｓｅｔｄＫｌｎＦｉｔｒｆｒＰａｓｖｒｔｒＴａｇｔＴｒｃｉ
ＧＡＯｉｎ，ＪａＹＡＮｅ－ｈｎＸＵ — ｉＺＷｉｓｅｇ，Ｄｅｒｎ，ＨＡＮＧ — ｉａＦｕｂｎ
ｅｔｎｅｌｎｆｔｒａｄａａｔｖｘｅｄｄＫａｍａｉｅ．ｘｅｄｄＫａｍａｉｅｎｄｐｉｅｅｔｎｅｌｎｆｔｒｌｌＫｅｒｓｕｄｒｔｒｐｓｉｅｔｒｅｒｃｉｇ，ｎｃｎｅｌｎｆｌｒｍｏｉｅｏａｏｒｉａｅｙｗｏｄ：ｎｅｗａｅａｓｖａｇｔｔａｋｎｕｓｅｔｄＫａｍａｉｅ，ｄｆｄｐｌｒｃｏｄｎｔ，ｔｉ
（ｏｌｅｆＭａｉｅＮｏｔｗｅｔｎＰｏｔｈｉｌｎｖｒｔＸｉａ１０２ＣｉａＣｌｇｒ．ｒｈｓｒｌｅｎｃｉｅｓｙ， ’ ｎ７０７・ｈｎ）ｅｏｎｅｙｃａＵｉ

一种基于水下无人航行器的多目标被动跟踪算法

一种基于水下无人航行器的多目标被动跟踪算法王宇杰①②③ 李宇*①② 鞠东豪①②③ 黄海宁①②①(中国科学院声学研究所北京 100190)②(中国科学院先进水下信息技术重点实验室北京 100190)③(中国科学院大学北京 100049)摘要：被动声呐信号处理中，致力于实现连续且稳定的目标方位跟踪。

在复杂的水下环境中，由于干扰和噪声的存在，以及阵列孔径的限制，方位检测结果中不可避免地存在很多轨迹中断、野值、干扰与目标间的方位交叉。

该文提出了一种基于水下无人航行器的多目标被动跟踪算法，使用基于航行器运动信息的粒子采样预测方法进行轨迹中断预测补齐，使用基于航行器运动信息的观测门限设置方法自适应设置跟踪门限，使用块关联跟踪方法进行轨迹中断关联和方位交叉关联。

仿真和实验结果表明，该算法能够实现正确的多目标跟踪。

关键词：被动声呐；水下多目标跟踪；纯方位跟踪；水下无人航行器；纯方位目标运动分析；数据关联；粒子采样中图分类号：TN929.3; TP391文献标识码：A文章编号：1009-5896(2020)08-2013-08DOI : 10.11999/JEIT190675A Multi-target Passive Tracking Algorithm Based onUnmanned Underwater VehicleWANG Yujie ①②③ LI Yu ①② JU Donghao ①②③ HUANG Haining ①②①(Institute of Acoustics of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100190, China )②(Key Laboratory of Science and Technology on Advanced Underwater Informationof Chinese Academy of Sciences , Beijing 100190, China )③(University of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100049, China )Abstract : In the passive tracking using acoustic arrays, continuous and stable tracking of targets is important.In complex underwater environments, there are inevitably many trajectory interruptions, outliers, interference and target azimuth crossings in the bearing detection results, due to interference, noise, and arrays aperture limitations. In this paper, a multi-target passive tracking algorithm based on unmanned underwater vehicle is proposed. The particle sampling prediction method based on the motion information of the vehicle is used to perform the interruption prediction. The observation threshold setting method based on the motion information of the vehicle is used to adaptively set the tracking threshold. The block association tracking method is used for association of trajectory break and azimuth cross. The experimental results show that the proposed algorithm achieves correct multi-target tracking.Key words : Passive sonar; Underwater multi-target tracking; Bearings-only tracking; Unmanned underwater vehicle; Bearings-only target motion analysis; Data association; Particle sampling1 引言水下无人航行器声呐系统的水下多目标跟踪是水声信号处理领域热门的研究课题之一。

一种基于光线追踪的水下双目标视觉标定方法 -回复

一种基于光线追踪的水下双目标视觉标定方法-回复题目：一种基于光线追踪的水下双目标视觉标定方法摘要：水下双目成像系统在水下机器人、水下测量等领域具有广泛的应用前景。

然而，由于水下环境的复杂性和水下光线传播的特性，水下双目视觉系统的标定一直是一个具有挑战性的问题。

本文提出了一种基于光线追踪的水下双目标视觉标定方法，该方法通过模拟光线在水下环境中的传播路径，优化相机参数实现对水下双目系统的准确标定。

关键词：水下双目视觉，标定方法，光线追踪，相机参数引言：水下双目视觉在水下机器人、水下测量和水下探测等领域发挥着重要作用。

水下环境的特殊性使得水下双目视觉系统的标定变得更加困难，主要是由于以下因素：水下环境中的散射和吸收导致光线传播路径的复杂性，水下物体的形状和表面特性不易获取等。

因此，对水下双目视觉系统进行精确标定是提高水下图像处理、物体检测和三维重建准确性的关键。

本文提出了一种基于光线追踪的水下双目标视觉标定方法，该方法能够通过光线在水下环境中的传播路径，实现对水下双目系统的准确标定。

下面将详细介绍该方法的步骤和实验结果。

一、建立水下光线传播模型首先，需要根据水下环境的特性建立水下光线传播模型。

光线在水下的传播路径受到散射和吸收的影响，因此，光线在进入水下的同时会发生折射和散射。

我们可以通过改进的蒙特卡洛光线追踪算法来模拟光线在水下环境中的传播路径。

二、生成光线样本利用光线追踪算法可以生成大量的光线样本。

每个样本包括光线的起始点、方向和强度等信息，并且它们的路径信息可以通过光线追踪算法进行记录。

通过生成大量的光线样本，可以模拟出多种不同入射条件下的光线传播路径。

三、获取水下双目图像根据水下双目成像系统的参数，将生成的光线样本映射到相应的成像平面上，获取水下双目图像。

四、提取特征点在两幅水下双目图像中提取特征点，例如角点、边缘点等。

由于水下环境的散射和吸收的影响，水下图像中的对比度较低，特征点提取算法需要考虑这一点来改善其鲁棒性。

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