收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高频地波雷达舰船目标跟踪关键技术研究

王健  
【摘要】: 由于高频地波雷达具有探测距离远,探测范围大等优良特点,在一些领域有着重要的应用;然而其可能会随着目标自身特性或环境背景差异而出现探测概率低、角探测精度低等不足,给目标跟踪带来很大困难。本文面向高频地波雷达跟踪舰船目标要求,提出或改进了数据处理关键问题若干方法,复杂背景下远端舰船目标的航迹起始与跟踪与是本文研究的重点。 本文首先介绍了雷达目标跟踪中进行状态估计所需要的基本知识。介绍了目标跟踪中经典的卡尔曼滤波器原理、算法步骤;并分析了传统的非线性问题的滤波方法——扩展卡尔曼滤波,它将非线性问题线性化的近似性方法,从而使卡尔曼滤波应用于非线性领域中,本文指出了这种方法的优点与不足。目标机动时,交互多模型滤波方法是最常用的方法之一,本文介绍了这种方法的原理并提出了新的多模型间转移概率的选取方式,改进了算法性能。 地波超视距雷达数据处理过程中,由于远端目标角精度低所引起的切向距离误差更大,导致其航迹的形成往往比较困难。而且,针对远端目标相对较低的探测概率也使数据率变低,增加了航迹起始的不确定性。针对上述问题,基于信息论中的信息熵概念,利用目标探测角度误差与距离误差不相关的特性,本文提出了一种基于信息熵理论的远端航迹起始方法,通过考察目标点迹径向信息(距离、径向速度)与切向信息(角度),将远端航迹起始过程转化成一个从较大信息熵过渡到较小信息熵的过程。并基于贝叶斯估计的理论,引入了信息熵在航迹起始时的计算方法,讨论了信息熵理论框架下暂时航迹、确认航迹、假航迹的确认方法,最后分别通过仿真数据与实际数据验证了这种方法的有效性。 地波超视距雷达的量测方程是非线性的,而且其运动方式有时也存在非线性特征。传统的解决非线性滤波思路是对非线性方程进行线性化近似,但这种近似势必带来线性化误差,而误差的积累会使滤波器性能下降,甚至导致其发散;解决此问题的一种替代思想是根据当前状态值进行采样,采样出的“粒子”可以代替当前状态的分布状况,而采样方式可以分成两类:以无味滤波为代表的确定性采样方式和以粒子滤波为代表的随机采样方式。 无味滤波(UF)为解决非线性问题提供了一种新的思路;首先介绍了无味滤波的原理——无味变换思想,阐述了无味滤波算法步骤;通过与其与扩展卡尔曼滤波对比,证明与扩展卡尔曼滤波相比,无味滤波在计算量上变化不大,而在性能上有较大优势。 粒子滤波(PF)技术通过非参数化的蒙特卡罗模拟方法实现递推贝叶斯滤波,适用于非线性目标运动模型、非高斯噪声背景下的目标跟踪。它的本质是通过寻找一组在状态空间中传播的随机样本对概率密度函数进行近似,因此其初始化精度对滤波效果有较大影响。针对其在应用于雷达目标跟踪时的粒子初始化问题,本文提出了基于竞争机制的粒子初始化方法,根据初始阶段有效粒子数原理选择准确度高的粒子,从而改善其滤波效果。粒子滤波最大的困难是粒子退化,现有两种类型的方法以改善粒子退化问题:优化重要密度函数,重采样;然而它们在使用范围与计算量等方面还有待改善。针对这一情况,本文提出了一种新算法:一步采样粒子滤波方法,该方法与重采样方法出发点相同——即利用新的采样方法改善退化现象,不同点在于:这种方法完全摒弃了“一群粒子在空间中传播”的思维模式,通过滤波均值与方差产生粒子,本方法在计算量与滤波效果方面均优于重采样方法。 概率数据互联(PDA)算法是解决目标数据关联的最常用的方法之一,属于贝叶斯的滤波算法。最优的贝叶斯方法需要对当前时刻以前的所有确认量测集合进行研究,并给出每一个量测序列的概率;而PDA只对最新的确认量测集合进行研究,因此是次优的贝叶斯方法。实验证明:与次优的贝叶斯方法相比,最优贝叶斯方法性能更为优越,但计算量也大得多,很难工程化实现。为在计算量容许的情况下进一步提高PDA算法的性能,本文将历史统计得到的目标速度、航向信息引入PDA算法过程中,仿真实验证明新方法可有效提高数据关联精度和可靠性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李健巍,权太范;高频地波雷达多普勒信号的AR预测恢复[J];雷达与对抗;1998年04期
2 高火涛,柯亨玉,吴世才,杨子杰,侯杰昌;高频地波雷达探测距离的预估及分析[J];现代雷达;1999年05期
3 高火涛,柯亨玉,杨子杰,吴世才,候杰昌;高效紧凑的高频地波雷达天线阵列设计[J];电子学报;2002年06期
4 高火涛,吴世才,侯杰昌,杨子杰;高频地波雷达天线阵方向图的近场聚焦技术[J];武汉大学学报(理学版);2001年05期
5 邱小勇,杨子杰,王淑融;高频地波雷达可编程同步控制器的FPGA实现[J];武汉大学学报(理学版);2002年03期
6 周浩,文必洋,刘海文;高频地波雷达海洋表面矢量流合成[J];武汉大学学报(理学版);2001年05期
7 胡松,柯亨玉,文必洋,程丰;高频地波雷达下的多目标跟踪数据处理[J];武汉大学学报(理学版);2003年03期
8 陈泽宗,杨子杰,柯亨玉;高频地波雷达VXI总线接口电路的设计[J];武汉大学学报(理学版);2004年03期
9 强勇,焦李成,保铮;用进化算法估计高频地波雷达海洋回波的DOA[J];自然科学进展;2004年09期
10 王锦华,石振华;高频地波雷达应答器的设计[J];计算机测量与控制;2004年12期
11 毛兴鹏,戴伏生,于长军;高频地波雷达电台干扰的抑制[J];系统工程与电子技术;2005年02期
12 郭万海;张淑芳;闫国玉;马玉林;;高频地波雷达作战效能评估方法研究[J];现代防御技术;2008年02期
13 许丹,田建生,吴世才;基于DSP的雷达信号采集处理系统[J];武汉大学学报(理学版);2001年05期
14 马合营,杨子杰,王成虎;基于DDS技术的雷达波形产生系统[J];武汉大学学报(理学版);2002年03期
15 ;遥感、遥测、遥控[J];中国无线电电子学文摘;2003年02期
16 康勇 ,田建生 ,刘欢 ,徐满 ,周玲;用DSP和CPLD实现的雷达发射机监控系统[J];电子技术;2005年07期
17 郭汝江,袁业术,权太范;高频地波雷达飞行小目标跟踪方法研究[J];电子学报;2005年09期
18 闫国玉,郭万海;高频地波雷达传播特性及其探测距离分析[J];舰船科学技术;2005年05期
19 闫国玉;郭万海;王庆凯;;高频地波雷达作战效能评估分析方法[J];火力与指挥控制;2006年03期
20 白立云;文必洋;沈伟;;Walsh变换在数字下变频中的应用研究[J];现代雷达;2006年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 敖振浪;何艳丽;周武;;高频地波雷达探测海面风场对比试验及误差分析[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
2 康勇;杨子杰;钟志峰;张树杰;;基于DRFM的高频地波雷达回波模拟器设计[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(下册)[C];2010年
3 康勇;杨子杰;田建生;王勤;;高频地波超视距雷达干扰源及其抗干扰技术综述[A];第二十届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2010年
4 曾美艳;李扬;张宁;李木飞;;基于动态编程的高频地波雷达检测性能分析[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(上册)[C];2007年
5 陈聪;柯亨玉;龚子平;;小型宽带高频地波雷达发射天线设计[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
6 敖振浪;何艳丽;周武;;高频地波雷达探测海面风场对比试验及误差分析[A];2010中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2010年
7 宗成阁;国磊;;基于BP神经网络的海上目标检测[A];第十七届全国过路控制会议论文集[C];2006年
8 熊毅;徐正;王静;程明虎;;数字下变频技术在高频地波雷达中的应用研究[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年
9 桂任舟;杨子杰;吴雄斌;;基于虚拟仪器技术的高频地波雷达系统的实现[A];中国仪器仪表学会2005年学术年会测控技术与节能环保学术会议论文集[C];2005年
10 桂任舟;杨子杰;田建生;;基于虚拟仪器技术的高频地波雷达系统中频谱监测插件的实现[A];中国仪器仪表学会2005年学术年会测控技术与节能环保学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李伦;高频地波雷达海洋动力学参数反演与应用方法研究[D];武汉大学;2013年
2 黄晓静;多频高频地波雷达目标检测与跟踪技术研究[D];武汉大学;2010年
3 刘斌;分布式高频地波雷达阵列误差有源校准[D];武汉大学;2012年
4 龙超;高频地波雷达阵列优化与校正算法研究[D];武汉大学;2012年
5 仇永斌;双基地高频地波雷达海杂波特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 张雅斌;高频地波雷达干扰与海杂波信号处理研究[D];西安电子科技大学;2010年
7 杨俊;高频地波雷达干扰抑制方法研究[D];武汉大学;2004年
8 郭佩芳;地波雷达遥感资料的反演及应用研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2006年
9 李雷;高频雷达自适应抗干扰技术研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 朱大勇;高频地波雷达在近海区域的应用研究[D];厦门大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩瑞斌;高频地波雷达中自适应波束形成算法的研究与实现[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 李雪;基于实际环境的高频地波雷达威力范围预估[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 孙孟彤;高频地波雷达电离层杂波干扰特性研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
4 陈卫卫;双基高频地波雷达最佳工作频率协同控制研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
5 徐春光;舰载高频地波雷达海洋溢油污染漂流带监测[D];哈尔滨工业大学;2013年
6 曹林;基于宽带信号的高频地波雷达探测船舰目标的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 王佳彬;高频地波雷达飞行目标高度估计的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 陈文涛;某雷达性能评估与系统优化控制的研究与建模[D];哈尔滨工业大学;2013年
9 陈子栋;多载舰高频地波雷达目标回波及杂波特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 张文敏;高频段电离层特性及雷达综合频率选择方法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 章徼 记者 叶晨阳;全省首个高频地波雷达落户温岭[N];台州日报;2011年
2 记者 袁雪梅 实习生 刘白柳 通讯员 彭昌清;高频地波雷达项目签约宜昌[N];三峡日报;2008年
3 龚向前;高频地波雷达研制成功[N];中国测绘报;2001年
4 ;我国高频地波雷达浮出水面[N];北京科技报;2001年
5 龚向前 刘志伟;武汉大学研制出高频地波雷达[N];科技日报;2001年
6 本报记者 刘志伟;为广袤的海疆装上千里眼[N];科技日报;2005年
7 张建良;七二四所研制出新一代数字化雷达[N];中国船舶报;2008年
8 ;海洋科技飞跃发展[N];中国海洋报;2004年
9 记者 贾西平;我海洋高科技实现跨越式发展[N];人民日报;2000年
10 记者 胡毓;海洋技术新成果广受青睐[N];中国船舶报;2010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
  • 010-62982499
  • 010-62783978