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一種基于水下無人航行器的多目標(biāo)被動跟蹤算法

王宇杰 李宇 鞠東豪 黃海寧

王宇杰, 李宇, 鞠東豪, 黃海寧. 一種基于水下無人航行器的多目標(biāo)被動跟蹤算法[J]. 電子與信息學(xué)報, 2020, 42(8): 2013-2020. doi: 10.11999/JEIT190675
引用本文: 王宇杰, 李宇, 鞠東豪, 黃海寧. 一種基于水下無人航行器的多目標(biāo)被動跟蹤算法[J]. 電子與信息學(xué)報, 2020, 42(8): 2013-2020. doi: 10.11999/JEIT190675
Yujie WANG, Yu LI, Donghao JU, Haining HUANG. A Multi-target Passive Tracking Algorithm Based on Unmanned Underwater Vehicle[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(8): 2013-2020. doi: 10.11999/JEIT190675
Citation: Yujie WANG, Yu LI, Donghao JU, Haining HUANG. A Multi-target Passive Tracking Algorithm Based on Unmanned Underwater Vehicle[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2020, 42(8): 2013-2020. doi: 10.11999/JEIT190675

一種基于水下無人航行器的多目標(biāo)被動跟蹤算法

doi: 10.11999/JEIT190675 cstr: 32379.14.JEIT190675
基金項目: 國家重點研發(fā)計劃(2018YFC14059),國家自然科學(xué)基金(11904386)
詳細(xì)信息
    作者簡介:

    王宇杰:男,1993年生,博士生,研究方向為陣列信號處理,水下多目標(biāo)處理,數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)等

    李宇:男,1977年生,研究員,研究方向陣列信號處理,水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等

    鞠東豪:男,1993年生,博士生,研究方向為水下目標(biāo)識別等

    黃海寧:男,1969年生,研究員,研究方向為陣列信號處理、水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和合成孔徑聲吶等

    通訊作者:

    李宇 hhn@mail.ioa.ac.cn

  • 中圖分類號: TN929.3; TP391

A Multi-target Passive Tracking Algorithm Based on Unmanned Underwater Vehicle

Funds: The National Key Research and Development Project (2018YFC14059), The National Natural Science Fundation of China (11904386)
  • 摘要:

    被動聲吶信號處理中,致力于實現(xiàn)連續(xù)且穩(wěn)定的目標(biāo)方位跟蹤。在復(fù)雜的水下環(huán)境中,由于干擾和噪聲的存在,以及陣列孔徑的限制,方位檢測結(jié)果中不可避免地存在很多軌跡中斷、野值、干擾與目標(biāo)間的方位交叉。該文提出了一種基于水下無人航行器的多目標(biāo)被動跟蹤算法,使用基于航行器運動信息的粒子采樣預(yù)測方法進行軌跡中斷預(yù)測補齊,使用基于航行器運動信息的觀測門限設(shè)置方法自適應(yīng)設(shè)置跟蹤門限,使用塊關(guān)聯(lián)跟蹤方法進行軌跡中斷關(guān)聯(lián)和方位交叉關(guān)聯(lián)。仿真和實驗結(jié)果表明,該算法能夠?qū)崿F(xiàn)正確的多目標(biāo)跟蹤。

  • 圖  1  純方位跟蹤模型

    圖  2  目標(biāo)運動分析模型

    圖  3  塊關(guān)聯(lián)算法示意圖

    圖  4  仿真航行器和目標(biāo)運動軌跡

    圖  5  仿真方位檢測結(jié)果

    圖  6  傳統(tǒng)跟蹤算法結(jié)果

    圖  7  VI-BOTA跟蹤結(jié)果

    圖  8  VIP-BOTA跟蹤結(jié)果

    圖  9  合作目標(biāo)和航行器航行軌跡

    圖  10  該航次方位歷程圖

    圖  11  方位歷程圖的檢測結(jié)果

    圖  12  傳統(tǒng)跟蹤算法結(jié)果

    圖  13  VI-BOTA跟蹤結(jié)果

    圖  14  VIP-BOTA跟蹤結(jié)果

    表  1  檢測概率和算法性能(%)

    方位連續(xù)段
    檢測概率
    算法正確
    跟蹤概率
    方位連續(xù)段
    檢測概率
    算法正確
    跟蹤概率
    100100.004080.810
    80100.003563.420
    5098.213024.140
    4591.55250.037
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  2  檢測跟蹤概率和平均方位誤差統(tǒng)計結(jié)果

    閾值檢測傳統(tǒng)跟蹤算法VI-BOTAVIP-BOTA
    檢測跟蹤概率(%)64.8569.67*84.70*92.62
    平均方位誤差(°)1.541.593.12(1.47)1.29
    下載: 導(dǎo)出CSV
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    LI Zigao, LI Shuqiu, and WEN Shulin. Automatic detection of an underwater target based on UUV[J]. Journal of Harbin Engineering University, 2017, 38(1): 103–108. doi: 10.11990/jheu.201601012
    金盛龍, 李宇, 黃海寧. 曲線機動情況下水下自主平臺的改進被動合成孔徑算法研究[J]. 電子與信息學(xué)報, 2018, 40(9): 2265–2272. doi: 10.11999/JEIT171225

    JIN Shenglong, LI Yu, and HUANG Haining. An improved passive synthetic aperture algorithm based on curvilinear maneuverability of autonomous underwater vehicles[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2018, 40(9): 2265–2272. doi: 10.11999/JEIT171225
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    ZHANG Ying and GAO Lingjun. Target tracking with underwater sensor networks based on Grubbs criterion and improved particle filter algorithm[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2019, 41(10): 2294–2301. doi: 10.11999/JEIT190079
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    WANG Yujie, LI Yu, JU Donghao, et al. Continuous bearings-only tracking based on vehicle motion information correction[C]. OCEANS 2019-Marseille, Marseille, France, 2019: 1–5. doi: 10.1109/OCEANSE.2019.8867274.
  • 加載中
圖(14) / 表(2)
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  • 被引次數(shù): 0
出版歷程
  • 收稿日期:  2019-09-03
  • 修回日期:  2020-04-07
  • 網(wǎng)絡(luò)出版日期:  2020-04-29
  • 刊出日期:  2020-08-18

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