多障碍物海面移动目标多星协同搜索方法研究

作     者：张海龙 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡笑旋

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0816[工学-测绘科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：成像卫星 移动目标搜索 多星协同 多障碍物海面 搜索图 

摘      要：随着卫星成像技术的发展及海面移动目标搜索需求的牵引,近年来成像卫星被越来越多的应用于海面移动目标搜索,如海面军事目标探测、失联船只搜救、海洋生物监测等等。但因卫星平台成像能力受其轨道约束难以对同一区域进行持续观测且移动目标运动规律具有不确定性,采用成像卫星搜索海面移动目标的研究较为复杂。本文对多障碍物海面环境下多星协同搜索海面移动目标问题展开研究,基于搜索环境和目标特性及成像卫星信息获取能力,建立多星接力搜索模式以满足任务需求。在对任务处理流程分析的基础上,首先利用搜索图对该搜索问题进行建模,针对多障碍物海面环境,改进了传统的基于卫星探测信息的搜索图更新方法,使得卫星过境搜索时更关注于任务区域内无障碍物位置;然后分析了目标规避海面障碍物对其在搜索图中概率分布的影响,提出一种面向多障碍物海面的移动目标运动预测方法对待搜索目标进行运动预测。在搜索过程中搜索图首先根据卫星探测信息进行更新,然后采用目标运动预测方法计算目标转移概率,再次更新搜索图。接着在卫星观测条带选择上针对多障碍物海面搜索环境,综合考虑目标发现概率收益和环境期望信息熵变收益并设置动态权重因子改进目标函数以衡量观测活动收益。最后基于卫星工具包软件开发了一套仿真原型系统,设计仿真实验验证了本文所提出的方法在多障碍物海面环境下能有效提升多星协同搜索海面移动目标效果。