[發明專利]一種適用于被動拖曳線列陣聲吶的復雜弱目標檢測和跟蹤方法

有效

• 申請號: 201710318307.X
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107202989B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 易偉;徐璐霄;黎明;孫偉;王經鶴;孔令講;劉成元;李洋漾
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S15/66
• 分類號: G01S15/66;G01V1/38;G01S15/00
• 代理公司: 51203 電子科技大學專利中心
• 代理人: 周劉英

1.一種適用于被動拖曳線列陣聲吶的復雜弱目標檢測和跟蹤方法，其特征在于，包括下列步驟：

步驟1：基于被動聲吶系統的陣元接收信號y(n)，通過CBF算法計算當前時刻的量測值其中B為觀測區域的分辨單元數目；

步驟2：對每個目標進行狀態采樣、粒子權值計算：

計算不同粒子在與目標對應的分區的狀態采樣：其中表示第j個粒子在當前時刻k的第l個分區的狀態采樣，表示k時刻目標l的狀態，j＝1,…,N_p，l＝1，...，L，N_p表示粒子數目，L表示目標數目；

再根據向量測值z^k和計算分區l的粒子權值

從而得到N_p個粒子在時刻k的L個分區的狀態采樣和權值；

步驟3：根據同一分區的粒子權值對各分區的粒子狀態進行重采樣；

步驟4：檢測消失的目標并刪除：

401：對于持續超過N_f個時刻的目標，計算該目標N_f個時刻的粒子權值和∑；

402：若∑小于權值門限Λ，則判斷當前目標消失，并刪除當前目標到當前時刻為止N_f個時刻的狀態估計，且對應時刻目標數減1；若∑大于或等于權值門限Λ，則目標持續時刻數加1；

步驟5：基于計算各粒子的綜合權值其中

j＝1,…,N_p；

步驟6：由得到目標估計狀態，其中δ(·)是狄拉克函數；

步驟7：基于當前時刻的量測值判斷新目標起始：

S701：對各量測值選取量測值左右各r個分辨單元的量測值組成一個長度為r的數據窗b＝1,…,B；

S702：對數據窗內的量測值從小到大排序得到并根據公式設置門限值β，其中α為預設值；

S703：將與門限值β進行比較，若則令否則令

S704：基于步驟S701-S703，得到新的一組量測值

S705：將中超過起始門限Λ_s的量測值與目標估計狀態進行對比：若與目標估計狀態的距離小于判斷門限η_t，則不作為新目標起始；否則，基于當前量測值所在分辨單元起始新目標。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3中，對任意分區的重采樣具體為：

初始化權值階梯函數：c₁＝0；

基于粒子權值計算N_p個權值階梯函數

根據公式計算粒子參數u_j，其中j＝1,…,N_p，u₁為的均勻分布隨機數；

對每個粒子參數u_j，從N_p個權值階梯函數中，查找第一個滿足u_j≤c_p的粒子標號p，將粒子p分區l的狀態采樣和粒子權值覆蓋到粒子j的分區l，其中p∈{1,…,N_p}。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1具體為：

101：基于當前接收信號y(n)計算空間相關矩陣R的估計值：其中N表示信號的快拍數，(·)^H表示共軛轉置；

102：由各陣元接收信號的加權和w^Hy(n)得到被動聲吶系統的輸出信號y_o(n)，其中w表示權值向量；

將賦值給空間相關矩陣R，根據CBF算法計算輸出信號y_o(n)的功率值P作為量測值，即功率值P＝w^HRw；

以接收信號的導向向量a(θ)作為各接收信號的權值向量得到不同入射角θ的功率幅值：P(θ)＝a^H(θ)Ra(θ)；

基于入射角的功率幅值得到各分辨單元b在當前時刻的量測值其中分辨單元標識符b＝1,…,B。