水下运动平台的广义Radon变换目标参数估计方法

针对传统目标运动分析算法受静止单平台可观测性限制的问题,本文提出了一种基于广义Radon变换的水下运动平台目标参数估计方法。在观测平台自身的运动参数已知的假设下,推导了目标方位与各运动参数的数学关系,在此基础上通过对平台声呐测得的目标时间方位历程进行广义Radon变换,依次得到目标的航向角、速度以及目标相对于探测平台的初距,最终实现目标运动轨迹的解算。利用矢量阵的仿真数据对方法的可行性进行了分析验证,结果表明:作为一种批处理类方法,该方法无需进行迭代运算,易于实现,在较低信噪比条件下仍具有很好的估计精度和鲁棒性。

基于水下运动平台的磁性目标跟踪与特征反演

传统的磁梯度张量定位方法大多基于单磁偶极子模型,对具有一定尺度的目标存在定位精度不足的问题,而且易受环境噪声以及测量精度的影响,尤其是在偶极子特征平面上,微小的扰动或者观测精度不足就会导致定位结果发生较大的偏差。针对上述问题,基于多个偶极子的组合模型,结合具有鲁棒性的无迹卡尔曼滤波算法,提出一种针对尺度磁性目标的磁梯度跟踪方法。该方法能够有效提高磁性尺度目标的定位精度,特别当出现异常观测时仍然可以准确定位目标。以水雷或者水下未爆弹等目标的识别为例,根据鲁棒无迹卡尔曼算法得到的偶极子分布状态,结合主成分分析算法的数学含义,设计了一种可以准确反演目标的主尺度特征以及结构特征的目标尺度反演算法。该算法可识别目标主尺度为线结构或者面结构,对目标主尺度反演误差小于0.3 m,对目标主尺度方向的反演误差小于2°,可为目标种类判别提供参考。

水下自主航行观测平台在现调试系统的研究

利用CPLD硬件模块研发了一套能够嵌入到基于分布式控制体系的水下运动观测平台的在现调试系统,能够实现对系统内的多个节点实现在现调试和数据传输,加快了水下运动平台的研制、开发和调试进程。

平台运动对声学导航圆交汇模型的影响及误差分析

声学导航技术被广泛应用于水下机动平台的自主导航。常用的声学导航模型多为圆交汇模型,该模型结构简单,计算方便,但未考虑平台运动影响,是一种静止模型。平台运动条件下,平台接收各水下声信标(水下星站节点)的时间及所处空间位置不同,即时间和空间存在差异性,会产生模型失配,影响导航精度。针对上述问题,该文推导了由平台运动造成的模型失配误差公式,定量分析了运动对导航精度的影响以及误差的空间分布规律,着重研究了航速、航向角等航行参数对导航精度的影响规律,并进行了仿真验证。研究结果表明:仅考虑平台运动的影响时,声学导航圆交汇模型的失配误差存在,且与平台在阵内的空间位置有关,其导航精度空间特性呈近似的同心椭圆分布;模型失配误差还与平台航行参数有关,模型失配误差对速度变化敏感,随着航行速度增大,呈近似线性趋势增大,影响严重;航向角对全局精度变化范围影响小,主要影响模型失配误差的空间分布,体现为一种随航向角"旋转"的特性,且椭圆横轴方向与平台运动方向趋于一致。