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多基地声纳定位误差最小的模板法

系统仿真学报 2011年第11期23卷 2465-2470页

作者：李嶷李启虎孙长瑜中国科学院声学研究所北京100190

研究了基于定位误差最小化的多基地声纳接收基地配置方法。根据定位误差的几何分布情况,提出了配置多基地声纳的"模板法"。"模板法"利用已布设网络提供的目标距离信息和新增接收基地的测量误差信息,对"定位精度几何扩散因子"的几何分布... 详细信息

研究了基于定位误差最小化的多基地声纳接收基地配置方法。根据定位误差的几何分布情况,提出了配置多基地声纳的"模板法"。"模板法"利用已布设网络提供的目标距离信息和新增接收基地的测量误差信息,对"定位精度几何扩散因子"的几何分布图进行特征提取,得到"模板"。将"模板"与真实的声纳环境匹配,可确定新增接收基地的布放位置。仿真分析说明,该方法可解决攻击模式下目标的更准确定位问题,运算量小,实时性高。

关键词：信息处理技术多基地声纳定位误差配置算法攻击模式

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多基地声纳搜索性能模型研究

系统仿真学报 2014年第6期26卷 1315-1319页

作者：肖超超杨日杰韩建辉海军航空工程学院电子信息工程系烟台市264001

针对评估水下传感器多基地系统水下监测能力时,经常缺少解析形式的搜索性能模型的问题,建立了一种目标航迹给定、传感器位置服从随机分布的多基地声纳搜索性能模型。该模型基于接收器探测距离的上边界得到系统成功搜索概率的计算方法。... 详细信息

针对评估水下传感器多基地系统水下监测能力时,经常缺少解析形式的搜索性能模型的问题,建立了一种目标航迹给定、传感器位置服从随机分布的多基地声纳搜索性能模型。该模型基于接收器探测距离的上边界得到系统成功搜索概率的计算方法。以声源/接收器位置服从均匀分布为例,计算了多基地系统的成功搜索概率解析解。将不同声源/接收器数目与探测次数条件下,该解析解的计算结果与蒙特卡洛仿真结果进行比较。仿真结果表明,二者具有很强的一致性,建立的搜索性能模型合理有效,可以为工程参数设计提供指导意义。

关键词：多基地声纳搜索性能蒙特卡洛法成功搜索概率

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多基地声纳距离信息定位算法研究及精度分析

系统仿真学报 2009年第6期21卷 1570-1572,1586页

作者：王成王英民陶林伟甘甜西北工业大学西安710072

在双基地声纳系统的定位方法[1]基础上推导了基于距离信息的多基地声纳系统的定位方程及定位误差的表达式,讨论了多基地声纳系统利用距离信息进行定位的定位原理,讨论了站址测量误差和时间测量误差对系统定位精度的影响,并对不同站址布... 详细信息

在双基地声纳系统的定位方法[1]基础上推导了基于距离信息的多基地声纳系统的定位方程及定位误差的表达式,讨论了多基地声纳系统利用距离信息进行定位的定位原理,讨论了站址测量误差和时间测量误差对系统定位精度的影响,并对不同站址布局下,系统的误差分布特点进行了研究,得出了使定位精度达最高的一种站址布局方案。

关键词：多基地声纳站址测量误差时间测量误差定位精度站址布局

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T^2-R型多基地声纳定位精度研究

兵工学报 2014年第7期35卷 1052-1059页

作者：徐景峰舒象兰韩树平马鑫海军潜艇学院水声中心山东青岛266042

建立一种T2-R型多基地声纳定位的几何模型,提出利用时间-方位信息进行目标定位(MTBL)算法,并给出算法定位误差的几何分布。通过数值仿真,重点研究了基线长度、声源配置和测量误差对算法定位精度的影响,并对其他影响因素也作了定性分析... 详细信息

建立一种T2-R型多基地声纳定位的几何模型,提出利用时间-方位信息进行目标定位(MTBL)算法,并给出算法定位误差的几何分布。通过数值仿真,重点研究了基线长度、声源配置和测量误差对算法定位精度的影响,并对其他影响因素也作了定性分析。仿真分析结果表明:随着基线长度增加,大部分区域定位精度提高;在一定的声源配置方式下,算法精度对时间测量误差比较敏感,而方位测量误差对定位精度影响较小;合理进行声源配置,可以提高探测区域的平均定位精度。该研究为T2-R型多基地声纳的水下定位提供了理论依据。

关键词：声学多基地声纳几何分布误差定位精度

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基于多维分配的多基地声纳目标数据关联

系统仿真学报 2009年第11期21卷 3329-3331,3345页

作者：宋元章新华郭徽东许林周海军大连舰艇学院信息与通信工程系大连116018

建立了多基地多目标航迹关联的多维分配模型,利用基于辅助量最小二乘方法对目标状态进行位置估计,建立多基地被动目标关联多维分配模型,将位置估计模型的结果结合到求解多维分配问题的拉格朗日松弛算法求解中,提高了多维分配的关联准确... 详细信息

建立了多基地多目标航迹关联的多维分配模型,利用基于辅助量最小二乘方法对目标状态进行位置估计,建立多基地被动目标关联多维分配模型,将位置估计模型的结果结合到求解多维分配问题的拉格朗日松弛算法求解中,提高了多维分配的关联准确率。在不同声纳精度下对多目标关联问题进行了比较,给出算法时间和关联准确率。

关键词：多维分配数据关联多基地声纳被动定位

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多基地声纳系统目标探测与直达波抑制方法

多基地声纳系统目标探测与直达波抑制方法

作者：周子凌哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

由于潜艇技术的革新和声隐身技术以及水声对抗技术的进步,单基地声纳系统对于低噪声目标的探测性能难以满足作战需求,而多基地体系综合探测有可能较大幅度地提高探测性能,为解决安静型目标的探测问题提供了一条新的途径。但多基地声纳... 详细信息

由于潜艇技术的革新和声隐身技术以及水声对抗技术的进步,单基地声纳系统对于低噪声目标的探测性能难以满足作战需求,而多基地体系综合探测有可能较大幅度地提高探测性能,为解决安静型目标的探测问题提供了一条新的途径。但多基地声纳系统工作时存在着较强直达波的干扰,目标回波相较于直达波能量较小,在接收基地进行方位估计时,目标回波有时会淹没在直达波之中,给后续目标检测造成困难。设计发射波形和在接收端进行空域滤波是两种抑制直达波干扰的有效方法,而矢量水听器可同时测得空间某点的声压和振速信息,与传统声压水听器相比更具有优势,因此将矢量水听器阵列应用于接收基地可以获得更好的直达波抑制效果。本文首先介绍了双/多基地声纳系统的关键技术,对水听器阵列信号处理的基本原理进行了研究。其次,对基于单元平均恒虚警检测的单基地声纳检测性能进行理论推导,并对单基地声纳检测概率随检测距离的变化规律进行了建模,分别为“理想模型”,“指数模型”和“费米模型”,以累积探测概率为基础,比较了单基地分布式、单基地集中式、多基地分布式和多基地集中式四种声纳系统的探测性能,通过声纳系统检测概率在检测门限以上的探测范围对其进行量化分析。其中单基地分布式性能最差,多基地集中式性能最好,但其虚警水平最高,多基地分布式和单基地集中式虚警水平接近,但多基地分布式性能更佳,为最优的声纳系统工作模式。在此基础上,本文采用“指数模型”单基地检测概率曲线和多基地分布式工作模式,量化分析了双层布放的多基地声纳系统探测范围。再次,针对多基地声纳系统中的直达波干扰,本文对基于发射波形设计以及空域滤波的直达波抑制方法进行了分析和计算机仿真。一方面,发射波形使用光正交码(opticalorthogonal-codes,OOC)进行编码处理,在接收端利用其自相关特性分离直达波与目标回波;另一方面,对基于空间平滑矢量阵MVDR的自适应波束形成技术和基于二阶锥规划的空域矩阵预滤波技术的直达波抑制方法进行了理论研究,并给出了仿真结果。结果表明,经过空域滤波后,MVDR和MUSIC算法可以成功估计出目标回波方位。最后,本文还完成了对湖上试验以验证空域滤波算法的有效性。

关键词：多基地声纳直达波抑制矢量水听器二阶锥规划方位估计

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多基地声纳动目标融合检测跟踪技术研究

多基地声纳动目标融合检测跟踪技术研究

作者：于婧哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

由于水下作战的不断深入,单基地声纳已经不能满足水下战场的需求。多基地声纳系统由于探测目标作用距离远、检测性能好、系统的抗摧毁能力强等优点,已经成为了现在的研究趋势。本文针对多基地声纳融合检测跟踪技术进行了研究分析,并通... 详细信息

由于水下作战的不断深入,单基地声纳已经不能满足水下战场的需求。多基地声纳系统由于探测目标作用距离远、检测性能好、系统的抗摧毁能力强等优点,已经成为了现在的研究趋势。本文针对多基地声纳融合检测跟踪技术进行了研究分析,并通过基于多站主动声纳探测系统平台的松花湖试验数据,对多基地声纳分布式融合跟踪算法和集中式融合跟踪算法进行了验证。1、论文首先基于单基地声纳信号检测,研究了在各站判决准则一定的情况下的硬判决融合检测算法、软判决融合检测算法和实际工程常用的K/N融合检测算法。并在单站采用单元平均恒虚警检测器的情况下,给出了这三种融合检测算法的工作特性曲线,分析了各算法在等检测概率下的多基地声纳系统目标探测范围。2、论文在单站采用卡尔曼滤波跟踪算法的前提下,研究了多基地声纳分布式融合跟踪算法中的航迹关联技术和航迹融合技术。研究了加权法、序贯法、和基于经典分配法的航迹关联算法。在双站多目标情况下对各算法进行了仿真分析及比较,给出了不同量测误差对各算法的性能影响。对于航迹融合技术,给出了算法在不同量测噪声下的误差曲线。通过湖试试验数据对多基地声纳分布式融合跟踪算法进行了验证。3、论文以单站联合概率数据互联算法(JPDA)为基础,研究了顺序处理结构的多传感器集中式联合概率数据互联算法(MSJPDA),并在双站单双目标情况下分别进行了仿真分析,给出了杂波数量、过程噪声、量测误差对算法的性能影响。基于试验数据对多基地声纳集中式融合跟踪算法和分布式融合跟踪算法性能进行了验证。

关键词：多基地声纳融合检测分布式融合跟踪航迹关联集中式融合跟踪

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多基地声纳协同定位及跟踪技术研究

多基地声纳协同定位及跟踪技术研究

作者：尹宣紫哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

近年来随着减振降噪技术的发展与进步,水下大型结构的辐射噪声水平持续降低,因此对声纳探测技术提出了更高的要求。为提升声纳系统效能,需针对新型声纳工作系统开展相关研究,多基地声纳系统应运而生。相较于传统的单基地声纳,多基地声... 详细信息

近年来随着减振降噪技术的发展与进步,水下大型结构的辐射噪声水平持续降低,因此对声纳探测技术提出了更高的要求。为提升声纳系统效能,需针对新型声纳工作系统开展相关研究,多基地声纳系统应运而生。相较于传统的单基地声纳,多基地声纳系统具有较强的探测能力和隐蔽性,同时可弥补单节点作用面积小、功能形式单一等缺点。为此,本文开展了多基地声纳定位及跟踪技术的研究。本文首先开展了双基地声纳系统定位基本原理的研究,在此基础上,对双基地声纳的基于波达方向定位算法和基于波达时间定位(TOL)算法进行建模分析,并将模型扩展到多基地声纳,研究用于多基地声纳系统定位的TOL算法、线性最小二乘(LLS)算法、总体最小二乘算法、添加约束的总体最小二乘算法,理论推导了算法的定位误差,并以定位精度的几何解释作为评价定位精度的指标,通过仿真验证了上述算法有效性。随后,为更好地处理系统定位的冗余信息,适应水下复杂多变的环境及提升系统整体定位性能,研究自适应权重粒子群算法,分析了节点数量和布局模式对定位精度的影响。之后引入了海洋捕食者算法(MPA),并通过仿真验证了MPA在寻优成功率、收敛次数以及寻优精度方面的性能;然后,结合运动目标模型,通过设计线性卡尔曼滤波算法、扩展卡尔曼滤波算法、无迹卡尔曼滤波算法、容积卡尔曼滤波算法完成了目标跟踪任务,进一步针对多模式目标的跟踪问题,将非线性滤波算法与交互式多模型算法相结合,弥补了单模型算法的模型失配缺陷,有效地提高了目标跟踪精度。最后,开展了相关海试试验研究,运用线性滤波算法和非线性滤波算法对匀速直线运动目标进行跟踪,试验结果验证了非线性滤波算法的性能,为实际目标跟踪提供数据支撑。

关键词：多基地声纳定位算法滤波算法元启发式算法交互式多模型

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基于总体最小二乘的多基地声纳系统定位算法

探测与控制学报 2015年第3期37卷 82-85页

作者：李涛屈也频梅风华海军装备研究院航空装备论证研究所上海200436

针对常规解算法进行多基地声纳系统定位时,定位精度和稳健性受测量误差影响严重的问题,提出了基于总体最小二乘法的多基地声呐定位算法。该算法首先对多基地声呐各接收站的测量方程进行数学变换得到新的线性方程组,在此基础上基于总体... 详细信息

针对常规解算法进行多基地声纳系统定位时,定位精度和稳健性受测量误差影响严重的问题,提出了基于总体最小二乘法的多基地声呐定位算法。该算法首先对多基地声呐各接收站的测量方程进行数学变换得到新的线性方程组,在此基础上基于总体最小二乘法实现多基地测量数据融合解算。仿真表明算法较之常规的解算法能够取得更好的定位精度和稳定性,同时解决了目标处在基线附近时常规解算法随测距误差的增大出现无解的问题。

关键词：多基地声纳定位精度数据融合总体最小二乘法