[發明專利]一種針對非連續目標被動多陣列聲吶檢測跟蹤方法

有效

• 申請號: 201910762444.1
• 申請日: 2019-08-19
• 公開（公告）號: CN110456360B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 楊曉波;付玲枝;賴淦;梁志宇;易偉;孔令講
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S15/66
• 分類號: G01S15/66;G01S7/521
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開一種針對非連續目標被動多陣列聲吶檢測跟蹤方法，應用于被動探測領域，針對現有技術中存在的檢測跟蹤發散、目標識別失敗、航跡斷裂等問題；本發明通過對非連續陣列接收信號進行建模，并根據建立的模型得到多個陣列聲吶的量測數據，基于得到的量測數據建立聯合似然函數，并構造聯合似然比函數，根據聯合似然比的值結合聯合似然函數對目標的狀態及其非連續特性進行估計；本發明的方法不僅能有效識別目標非連續特性，且對非連續性目標的跟蹤精度明顯提高。

技術領域

本發明屬于被動探測領域，特別涉及一種被動多陣列聲吶目標檢測跟蹤技術。

背景技術

在現代人們對海洋資源需求日益增長以及海洋沖突愈發頻繁的背景下，聲吶技術在國內外都備受重視。在現代高科技戰爭中，由于隱身兵器、低空/超低空突防等技術手段的出現，使得目標探測跟蹤系統面臨著日益嚴重的威脅。被動陣列聲吶探測技術因其有良好的隱蔽性且不易受到攻擊等優點，在未來信息化海戰中，將扮演越來越重要的角色。

但是由于單個被動聲吶傳感器只能探測目標方位信息、不能提供目標的距離信息，即具有不完全觀測性。為了解決這個問題，一般有兩種方法，一種是將單個陣列聲吶安放于移動平臺上，對目標進行連續角度量測，進而得到目標的狀態估計穩定解，但這個解不一定是唯一的，且該方法對平臺運動要求較高，應用范圍受到限制。另一種是采用多陣列聲吶組網的形式，將各陣列接收的量測數據進行數據關聯融合進行協同跟蹤，可以有效提高系統觀測精度和作用距離，因而得到廣泛研究。在利用多陣列聲吶對目標進行探測跟蹤過程中，傳感器被動接收來自目標自身向外發射或輻射的信號，對于能夠非連續發射信號的目標，稱之為非連續目標。在實際系統中，分析這類非連續特性對于系統對目標的識別跟蹤具有決策性意義。在這種情況下，陣列將接收到斷續的目標信號，利用現有目標跟蹤算法處理會導致檢測跟蹤發散、目標識別失敗等一系列問題。

在已公開的專利《用于被動傳感系統對具有非連續特性目標的檢測跟蹤方法》(公開號：CN110031797A)中，考慮了對非連續目標的檢測跟蹤，但是該方法僅考慮了單被動傳感器下的純方位跟蹤情況，對于被動傳感器的不完全觀測問題并未加以討論，無法準確對目標進行識別定位。在文獻“Multitarget detection and tracking using multi-sensorpassive acoustic data,Aerospace conference,2009.”中，考慮了多被動聲吶水聲連續目標的跟蹤問題。文獻“Distributed multi-target tracking in clutter for passivelinear array sonar systems,International Conference on Information Fusion,2017.”討論了Y形被動線陣的分布式多目標跟蹤問題。但是，以上針對被動多陣列系統的目標跟蹤方法只適用于連續目標的跟蹤，并沒有考慮對目標的非連續特性的分析，忽略目標的非連續特性的影響，不能提供準確的目標特征識別，且在斷續量測的影響下，濾波器將造成進一步嚴重的跟蹤發散，航跡斷裂現象。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出一種針對非連續目標被動多陣列聲吶檢測跟蹤方法，克服了單被動陣列聲吶不完全觀測的問題，同時還實現了被動多陣列聲吶系統對非連續目標狀態及其非連續特性的聯合估計。

本發明采用的技術方案為：一種針對非連續目標被動多陣列聲吶檢測跟蹤方法，包括：

A1、建立非連續陣列接收信號模型；

A2、根據建立的模型，得到各陣列聲吶的量測數據；

A3、融合各陣列聲吶的量測數據，計算聯合似然函數，并構造聯合似然比函數；

A4、根據聯合似然比函數估計目標的非連續性；

A5、結合聯合似然函數及估計的目標的非連續性，對目標狀態進行估計。

進一步地，步驟A1所述模型建立過程為：