[發明專利]一種多層次信息融合的純方位水下目標跟蹤算法

有效

• 申請號: 201710365957.X
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107192995B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 梁洪濤;康鳳舉;張建春;汪小東
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01S7/539
• 分類號: G01S7/539
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明提出一種多層次信息融合的純方位水下目標跟蹤算法，分為三個層次，第一層，利用最小二乘法對目標進行初步跟蹤定位，并計算其估計狀態值作為第二層AFIMM的輸入值；第二層，設計模糊自適應多交互模型AFIMM,優化設計AFIMM運動模型集，提出模糊自適應的模型轉移概率的方法；第三層，設計了重采樣的粒子濾波作為AFIMM每一步迭代濾波結構實現信息融合。本發明在多UUV協同系統的純方位目標跟蹤過程中，通過多層次信息融合框架設計，濾波精確更高，能夠滿足多UUV協同水下目標跟蹤的目標。

技術領域

本發明屬于水下目標跟蹤領域，具體為一種多層次信息融合的純方位水下目標跟蹤算法。

背景技術

水下目標跟蹤按照聲吶等傳感器工作方式主要分為兩種方式：主動和被動。主動探測方式主要利用水下傳感器主動發出探測信號獲得目標運動參數，但是這種方式由于自身向外界輻射水下信號，容易被敵方探測設備獲得，隱蔽性弱；而被動探測方式僅僅通過對目標輻射噪聲進行被動接受，獲取目標運動參數，由于其具有隱蔽性和抗干擾性，是目前水下目標遠距離隱蔽探測與跟蹤的最主要方式，對于提高水下無人航行器(underwaterunmanned vehicle，UUV)探測性能和生存能力有重要的作用。

其中，純方位目標跟蹤(bearing-only tracking,BOT)是在被動探測的情況下,僅僅利用目標的方位信息,估計目標運動參數的過程同時也為戰場態勢評估和威脅估計提供決策支持，對于作戰UUV具有自主攻擊型武器來說極其重要，往往可是給予敵方目標出其不意的毀滅性打擊。但是由于觀測量較少導致目標跟蹤精度降低，所以通過多UUV協同實現水下目標跟蹤是研究重點。

多UUV協同系統通過搭載的多個被動探測設備同時測量目標的角度，依據目標與探測設備之間的空間、時間、功能、能源分布關系，通過數據融合實現對目標的水下定位與跟蹤，不僅可以彌補單個UUV探測信息不足的缺點，還可以實現在大范圍空間內獲取高精度的水下目標信息。

多UUV協同系統通過搭載的多個被動探測設備同時測量目標的角度，依據目標與探測設備之間的空間、時間、功能、能源分布關系，通過數據融合實現對目標的水下定位與跟蹤，不僅可以彌補單個UUV探測信息不足的缺點，還可以實現在大范圍空間內獲取高精度的水下目標信息。

為此，從多UUV協同系統的純方位目標跟蹤特點出發，本發明設計一種多層次信息融合的純方位水下目標跟蹤算法，用于實現UUV協同系統的水下目標跟蹤。

發明內容

本發明針對多UUV協同系統的純方位目標跟蹤問題，提出一種多層次信息融合的純方位水下目標跟蹤算法：第一層，利用最小二乘法(Least Square,LS)對目標進行初步跟蹤定位，并計算其估計狀態值作為第二層AFIMM的輸入值；第二層，設計模糊自適應多交互模型AFIMM(Adaptive Fuzzy Interacting Multiple Model),優化設計AFIMM運動模型集，提出模糊自適應的模型轉移概率的方法；第三層，設計了重采樣的粒子濾波(ParticleFilter,PF)作為AFIMM每一步迭代濾波結構實現信息融合。

本發明技術方案為：

所述一種多層次信息融合的純方位水下目標跟蹤算法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：進行參數初始化，初始化參數包括模型初始概率p_ij(0)，最大模型概率p_max，模糊推理參數c_DM和σ，采樣周期T，粒子個數M，并確定目標運動模型集合中采用一個勻速模型和兩個協同轉彎模型；

步驟2：采用最小二乘法的多UUV被動信息融合預處理：

根據多個UUV各自得到的目標位置，利用最小二乘法確定目標位置估計值；