收藏本站
《吉林大学》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于声矢量传感器阵列的机动目标DOA估计跟踪方法研究

姜良旭  
【摘要】:声矢量传感器(Acoustic Vector Sensor,AVS)能够同步共点地拾取声场中某处的声压和质点振速信息,在水下目标检测定位等领域得到了广泛应用,是水声领域和阵列信号处理领域的研究热点之一。建立在目标静止假设上的空间谱估计算法和建立在目标波达方向(Direction of Arrival,DOA)缓慢变化假设上的传统粒子滤波类算法是声矢量阵列信号处理领域的主要研究方向。而在实际环境中,目标通常是运动的,目标DOA也呈现出快速变化和强烈非线性的趋势。尤其在目前水下目标速度和机动性能大幅提高的情况下,传统空间谱估计算法和传统粒子滤波类算法性能急剧下降甚至失效。随着海洋资源争夺日益激烈、海洋资源开发需求日益增长和海上作战能力要求日益提高,更符合实际情况的机动目标DOA跟踪方法的研究具有重要价值和意义。本文主要研究了基于声矢量传感器阵列的机动目标DOA估计跟踪方法,取得的主要研究成果如下:(1)针对DOA跟踪与目标跟踪的异同展开研究,分析了DOA快速变化和强烈非线性的成因,并通过定义DOA速率和非线性度两种参数来定量描述DOA的快速性和非线性;建立了目标DOA的匀速、匀加速和“当前”统计模型;在分析水下目标运动样式的基础上,构建了两种典型场景来模拟目标的实际运动情况,并分析了其DOA的变化规律。(2)研究了一种基于特征空间的DOA估计算法,通过构造似然函数进行粒子权重更新的方式与传统粒子滤波算法相结合,提出一种特征空间粒子滤波算法;并在此基础上,将其与目标DOA的匀速、匀加速和“当前”统计等单模型相结合,提出一种基于单模型的特征空间粒子滤波DOA跟踪算法。该算法与传统基于匀速模型的粒子滤波类算法相比,具有跟踪精度高、实时性好等优点,并且在小快拍、低信噪比时仍具备较高的跟踪精度。(3)针对DOA快速变化和强烈非线性的情况,在分析DOA运动模型性能的基础上,提出一种自适应特征空间粒子滤波DOA跟踪算法。该算法在DOA快速变化和强烈非线性的情况下依然保持较高的跟踪精度,同时对DOA变化缓慢和非线性程度弱的情况也具有较好的普适性,具备自适应性强、实时性好等优点。(4)在传统交互多模型算法(Interacting Multiple Model,IMM)框架下,采用特征空间粒子滤波算法作为滤波器,构建CV+CA的模型集,改进模型概率更新方案,提出一种适用于声矢量阵列DOA跟踪的基于IMM的特征空间粒子滤波DOA跟踪算法。该算法对不同DOA变化情况具有很好的普适性,跟踪精度较高,对运动样式的适应性强,理论分析和仿真实验证明了算法的有效性。理论分析和仿真实验均表明,本文所提算法均能实现对机动目标DOA的实时动态跟踪。本文所提出的基于单模型的特征空间粒子滤波DOA跟踪算法和基于IMM的特征空间粒子滤波DOA跟踪算法在目标DOA快速变化和强烈非线性的情况下依然具备很高的跟踪精度,完成了对机动目标DOA的实时动态跟踪。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TP212;TN713

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 李天成;范红旗;孙树栋;;粒子滤波理论、方法及其在多目标跟踪中的应用[J];自动化学报;2015年12期
2 刘爽;李琪;贾志富;刘勇;;可刚性固定的同振圆柱型矢量水听器的设计[J];哈尔滨工程大学学报;2014年12期
3 王法胜;鲁明羽;赵清杰;袁泽剑;;粒子滤波算法[J];计算机学报;2014年08期
4 宋德枢;梁国龙;王燕;;机动目标DOA跟踪粒子滤波算法[J];信号处理;2014年07期
5 汪大宝;刘上乾;张峰;卢泉;;高速高机动目标多速率交互多模快速跟踪算法[J];光电工程;2009年05期
6 孙贵青,李启虎;声矢量传感器研究进展[J];声学学报;2004年06期
7 周宏仁;机动目标“当前”统计模型与自适应跟踪算法[J];航空学报;1983年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 张红玉;基于交互多模型的机动目标跟踪算法研究[D];大连海事大学;2017年
2 李晓青;基于粒子滤波算法的声矢量传感器DOA跟踪估计研究[D];吉林大学;2015年
3 苏洲阳;粒子滤波目标跟踪及TBD算法研究[D];电子科技大学;2015年
4 刘成成;复杂环境下强机动目标跟踪算法研究[D];上海交通大学;2015年
5 刘楠楠;基于声矢量传感器的近场源多参数估计[D];吉林大学;2014年
6 蔡萌;机动目标跟踪方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 陈俊丰;基于粒子滤波的机动目标跟踪算法研究[D];浙江大学;2010年
8 高恩克;目标跟踪的算法研究[D];西安电子科技大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王彦飞;唐静;耿伟峰;王成祥;;带粒子滤波约束的PP-PS联合反演的稀疏解算法[J];地球物理学报;2018年03期
2 任浩宇;吴艳群;胡正良;;声压传感器与振速传感器中心不一致带来的定向误差分析[J];声学技术;2015年06期
3 李天成;范红旗;孙树栋;;粒子滤波理论、方法及其在多目标跟踪中的应用[J];自动化学报;2015年12期
4 王尔申;戴萌萌;庞涛;;基于DSP的改进粒子滤波算法硬件实现[J];电子器件;2015年05期
5 梅继丹;孙大军;吕云飞;兰华林;师俊杰;;多目标对单矢量水听器俯仰角测量的影响研究[J];船舶力学;2015年10期
6 王江涛;;基于背景差分和粒子滤波的运动目标跟踪算法[J];吉林大学学报(理学版);2015年05期
7 严浙平;邓超;李本银;赵玉飞;;粒子群优化平方根强跟踪CKF及应用[J];北京理工大学学报;2015年08期
8 刘玉磊;肖楠;李思佳;;机动目标跟踪与逃逸分析[J];数学的实践与认识;2015年14期
9 赵龙江;冯杰;冯晖;周瑜;侍艳华;;用于空气声测量的质点振速传感器[J];声学学报;2015年04期
10 李雄杰;周东华;;混杂系统故障诊断的粒子滤波器方法[J];上海交通大学学报;2015年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜良旭;基于声矢量传感器阵列的机动目标DOA估计跟踪方法研究[D];吉林大学;2018年
2 曹时杰;微弱机动目标的检测与跟踪方法研究[D];电子科技大学;2018年
3 李墨;面向无人驾驶汽车的雷达—视觉集成控制器研究[D];吉林大学;2017年
4 王猛;基于高阶累积量的声矢量阵列信号DOA估计算法研究[D];吉林大学;2017年
5 陈淼;基于压缩感知理论的DOA估计与跟踪算法研究[D];吉林大学;2017年
6 樊鹏鹏;面向视觉跟踪的云台控制策略研究[D];东南大学;2017年
7 杜奎;基于TLD的目标跟踪算法研究[D];重庆邮电大学;2017年
8 牛康;分布式麦克风阵列声源跟踪方法的研究[D];辽宁工业大学;2016年
9 石弯弯;多传感器组网机动目标跟踪算法研究[D];杭州电子科技大学;2016年
10 刘敏;混合效应模型及其在多目标跟踪中的应用[D];西安电子科技大学;2016年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 Tian-cheng LI;Gabriel VILLARRUBIA;Shu-dong SUN;Juan M.CORCHADO;Javier BAJO;;粒子滤波重采样:同分布原则、一种新方法以及综合对比(英文)[J];Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering;2015年11期
2 连峰;吕宁;韩崇昭;;群目标联合检测与估计误差界的递推形式[J];自动化学报;2015年12期
3 王伟;余玉揆;;多点测试的多模型机动目标跟踪算法[J];自动化学报;2015年06期
4 李振兴;刘进忙;李松;白东颖;倪鹏;;基于箱式粒子滤波的群目标跟踪算法[J];自动化学报;2015年04期
5 王法胜;鲁明羽;赵清杰;袁泽剑;;粒子滤波算法[J];计算机学报;2014年08期
6 杨峰;王永齐;梁彦;潘泉;;基于概率假设密度滤波方法的多目标跟踪技术综述[J];自动化学报;2013年11期
7 李振;张国军;薛晨阳;薛南;刘宏;陈桂英;;MEMS仿生矢量水听器封装结构的设计与研究[J];传感技术学报;2013年01期
8 杨德森;孙心毅;洪连进;周宏坤;;基于矢量水听器的振速梯度水听器[J];哈尔滨工程大学学报;2013年01期
9 杨威;付耀文;龙建乾;黎湘;;基于有限集统计学理论的目标跟踪技术研究综述[J];电子学报;2012年07期
10 应文;李冬海;胡德秀;;基于阵列单通道的机动目标DOA跟踪方法[J];信号处理;2012年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 房小朋;基于四元数理论的声矢量传感器阵列信号处理方法研究[D];吉林大学;2013年
2 刘林仙;基于MEMS仿生矢量水听器的测距声纳系统设计[D];中北大学;2013年
3 刘彬;微弱目标检测前跟踪算法研究[D];电子科技大学;2010年
4 陈俊丰;基于粒子滤波的机动目标跟踪算法研究[D];浙江大学;2010年
5 邓文坛;基于FPGA实现的粒子滤波算法研究[D];北京交通大学;2008年
6 陈旭;基于变结构多模型算法的目标跟踪系统研究[D];南京理工大学;2008年
7 杨青智;机动目标跟踪技术的研究[D];西安电子科技大学;2008年
8 任坚斌;基于交互式多模型的机动目标跟踪算法研究[D];南京理工大学;2007年
9 黄智勇;超机动飞机的数学建模与运动仿真[D];西安电子科技大学;2007年
10 石鸿凌;基于粒子滤波器的语音增强方法研究[D];武汉大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵程亮;张占月;李志亮;刘瑶;;区域机动目标普查监视小卫星组网设计与仿真[J];中国空间科学技术;2018年04期
2 王晓天;贾宇;陈方斌;;一种用于“蛇形”机动目标的跟踪方法研究[J];应用光学;2009年01期
3 侯成宇;沈一鹰;;基于最小二乘拟合的机动目标运动补偿算法[J];现代雷达;2009年01期
4 洪俊;姚景顺;孙健;;基于约束条件的海上机动目标位置长期预测模型[J];指挥控制与仿真;2008年04期
5 金振中;袁刚;贾旭山;;防空导弹对机动目标杀伤效果分析[J];宇航学报;2007年05期
6 宁新建;对机动目标的滤波问题和灰色预测[J];火力与指挥控制;1995年01期
7 王丕宏;;航空火控系统中的目标状态估值器[J];火力与指挥控制;1987年01期
8 安凌凌,顾怀瑾,徐振来;一种新的机动目标跟踪滤波的模型方法[J];电子科学学刊;1988年05期
9 陈海斌;许树声;;三维空间中运动目标的跟踪[J];电子对抗技术;1988年02期
10 王三民;张以杰;;一种具有并行检测器的机动目标自适应跟踪滤波器[J];现代雷达;1988年Z1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 施清苑;闫玉德;;跟踪高机动目标的δ-自适应递推滤波器[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
2 蔡庆宇;;跟踪某一类机动目标的适应性方法[A];四川省电子学会雷达与火控、电子线路与系统专业委员会学术交流会10周年优秀论文集[C];2006年
3 吴涛;汪立新;林孝焰;;改进扩展卡尔曼滤波器对机动目标的跟踪定位[A];中国通信学会第五届学术年会论文集[C];2008年
4 柳超;孙进平;张旭旺;;新生粒子采样优化多机动目标检测前跟踪方法[A];第十届全国信号和智能信息处理与应用学术会议专刊[C];2016年
5 刘明;董捷;苏建敏;;机动目标双模复合制导自适应跟踪技术[A];第八届全国动力学与控制学术会议论文集[C];2008年
6 陈莹;韩崇昭;;路面机动目标的融合跟踪[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
7 卓佳;刘百奇;周华;蔡昱;;针对机动目标的大气层外能量最优中制导方法[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
8 赵慧波;潘泉;梁彦;胡振涛;;非合作机动目标平滑跟踪研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 王斌;张金鹏;雷虎民;王业兴;庞策;;高速机动目标拦截攻击角度约束导引律[A];第18届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集(18th CCSSTA 2017)[C];2017年
10 张晓彤;谭天乐;孙建党;吴鹏飞;;空间非合作机动目标相对导航方法概述[A];第二届中国空天安全会议论文集[C];2017年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 田聿;韩“玄武”-2A:不稳定的“撒手锏”[N];中国国防报;2017年
2 古田月;美军如何对付机动目标?[N];中国国防报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈帅霖;机动微弱目标能量积累检测方法研究[D];西安电子科技大学;2017年
2 郭云飞;纯方位角目标跟踪理论与应用研究[D];浙江大学;2007年
3 杨威;基于有限集统计学理论的机动目标联合检测、跟踪与分类技术研究[D];国防科学技术大学;2012年
4 李文臣;高速机动目标雷达信号参数估计与成像处理[D];国防科学技术大学;2009年
5 王超;基于信号处理新方法的机动目标ISAR成像算法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 袁丽英;拦截机动目标非线性制导律设计[D];哈尔滨工业大学;2008年
7 谷志军;拦截机动目标末制导技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
8 付小宁;红外单站被动定位技术研究[D];西安电子科技大学;2005年
9 李桂林;基于有限时间控制理论的导弹末制导律研究[D];中国科学技术大学;2015年
10 王根原;机动目标的逆合成孔径雷达成像研究[D];西安电子科技大学;1998年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋宝;一类乘性参数系统的EM辨识算法研究[D];西北工业大学;2017年
2 姜良旭;基于声矢量传感器阵列的机动目标DOA估计跟踪方法研究[D];吉林大学;2018年
3 曹时杰;微弱机动目标的检测与跟踪方法研究[D];电子科技大学;2018年
4 王国杰;拦截大机动目标的制导律研究[D];中北大学;2012年
5 杨胜伟;机动目标无源协同定位技术[D];杭州电子科技大学;2017年
6 闫浩;高速强机动目标自适应跟踪算法研究[D];西安电子科技大学;2017年
7 马頔;基于天基雷达的空间机动目标检测与参数估计方法研究[D];中国民航大学;2016年
8 黄怀贵;高频地波雷达机动目标检测方法的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 张夫鸣;临近空间机动目标自适应跟踪算法研究[D];南昌大学;2017年
10 刘新龙;机载前视阵雷达机动目标检测与参数估计方法研究[D];中国民航大学;2016年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026