不连续距离特征量信息融合方法

浅海波导中低频声场存在稳定可观察的干涉结构,目标辐射噪声LOFAR图中呈现干涉条纹图案。从条纹中可以提取出距离特征量信息,它反映了目标运动过程中的距离变化率。由于外部环境的影响或运动态势的改变,LOFAR图中条纹有可能会短暂丢失。此时,基于波导不变条纹的距离特征量提取算法失效。提出了不连续距离特征量信息融合方法,在条纹丢失期间内保持对目标距离特征量轨迹的跟踪。仿真及海试数据处理结果验证了其可行性。

基于纯方位的浅海距离特征量解算分析

目标辐射噪声的LOFAR图中的干涉条纹包含了目标的运动参数和环境信息。当LOFAR图中的干涉条纹模糊或缺失时,其中的目标距离信息将无法提取。对于匀速直线运动的声源目标,仅利用方位信息,通过构造距离特征量和目标方位的关系模型,给出了一种估计浅海距离特征量的补充方法。浅海数值仿真和实验验证表明了该方法的可行性和有效性。

基于图像扩散去噪的距离特征量提取研究

距离特征量反映了目标运动过程中的距离变化率,该观测量可由目标辐射噪声LOFAR谱图的干涉条纹中提取得到。低信噪比情况下,由于噪声的影响,干涉条纹特征会变模糊,提取的距离特征量值精度会降低。为提高提取精度,提出了一种边缘定向增强型扩散方程去噪方法,对LOFAR谱图进行处理,使条纹特征更加明显。迭代次数对扩散方程去噪效果影响很大,根据相关性原理,提出了一种迭代次数选择方法。为了使条纹特征更加易于区分,提出了一种基于区域分割的图像二值化方法。数值模拟实验和海试数据处理结果表明,LOFAR谱图经过处理后,提取出的距离特征量精度明显提高。

动态加权的多频段距离特征量数据融合方法

距离特征量反映了目标距离变化规律,该观测量可由基于LOFAR谱图的距离特征量提取方法得到。为解决单一频段提取的距离特征量精度不高的问题,本文基于最优加权平均法,提出了多频段距离特征量值提取技术。针对该方法在实际应用中无法准确得到距离特征量解算值误差的标准差,提出了一种对方差进行实时估计的动态加权融合方法。试验数据处理结果表明,融合后精度明显提高。

基于波导干涉条纹的目标距离特征量提取方法

浅海波导中目标辐射噪声LOFAR谱图存在明暗相间的干涉条纹,从中可以提取出目标距离特征量信息,它反映了目标运动过程中的距离变化率。低信噪比情况下,条纹特征不够清晰,提取的距离特征量值精度会降低。提出了一种边缘定向增强型偏微分方程去噪方法,对LOFAR谱图进行处理,使条纹特征更加明显。海试数据处理结果表明,去噪处理后提取出的距离特征量精度明显提高。为满足实时性需要,提出了基于CUDA的距离特征量实时处理方法,实验结果表明能大幅提高算法运行速度。

基于声场干涉谱图的目标距离提取技术

由于噪声的影响,基于引导源定位算法中形成的声场干涉条纹图像模糊不清,利用图像特征提取技术无法提取出距离特征量。为了实现低信噪比条件下对目标的准确定位,提出了先对干涉图像进行降噪处理,再进行特征提取的解决思路。介绍了3种去噪方法,并对它们的性能进行比较。研究结果表明,降噪能有效克服定位失准问题,且小波阈值方法效果最好。

潜艇水下作战中目标距离信息提取研究

浅海波导中目标辐射噪声LOFAR谱图存在明暗相间的干涉条纹,从中可以提取出目标距离特征量信息,它反映了目标运动过程中的距离变化率。低信噪比情况下,条纹特征不够清晰,提取的距离特征量值精度会降低。提出了对LOFAR谱图进行图像处理,使条纹特征更加明显。海试数据处理结果表明,去噪处理后提取出的距离特征量精度明显提高。

基于声干涉特征匹配的水中目标运动分析研究

针对水中目标运动分析问题,提出一种基于目标辐射声场距离-频率谱干涉条纹特征匹配分析的目标运动要素估计方法。以目标初距和目标瞬距为循环观测因子,结合两方位-两距离目标运动要素计算方法,获取当前假设下目标距离特征量和目标方位计算值;依据目标辐射噪声时间-频率谱干涉结构计算的目标距离特征量信息,构造距离特征量匹配代价因子,实现目标运动解要素。仿真数据与试验数据验证结果表明:该方法在绘制的目标运动要素解空间可视化分布图中,可有效估计目标初距、航向和航速信息,显著改善目标运动参数的估计速度和精度。

线性等式约束下的纯方位目标运动分析

对于匀速直线运动的声源目标,为了缩短解算目标运动要素的时间,提高解算目标运动要素的精度,本文利用距离特征量导出了不同时刻间的目标距离关系,并将该距离关系转化为状态变量的两种线性约束,即硬约束和软约束。结合伪线性法,给出了两种改进的Kalman滤波算法,在理论上证明了硬约束条件下的状态估计优于软约束条件下的状态估计,软约束条件下的状态估计优于无约束条件下的状态估计。数值模拟和实验验证表明了新方法的可行性和有效性,随着目标方位方差变大,新方法的收敛时间和精度越来越优于经典方法。

利用频域β-warping变换的浅海目标航向估计方法

对于单一静止的观测平台,针对直航运动的目标,提出了一种利用频域β-warping变换的浅海目标航向估计方法.该方法利用频域β-warping变换从简正波互相关项中提取与目标距离呈线性关系的脉冲时延,进而估计距离特征量,并根据几何关系建立了目标航向、目标方位和距离特征量的数学模型,利用渐近无偏最小二乘方法对目标航向进行估计.数值仿真和实验数据处理结果表明:在浅海水平不变波导远场条件下,该方法可以对直航运动的目标进行可靠地航向估计,航向估计性能与观测时间内的平均方位变化率密切相关.