基于扩展卡尔曼滤波的DIFAR浮标阵定位算法及分析

提出一种基于扩展卡尔曼滤波的DIFAR(Direction Finding and Ranging)浮标阵目标跟踪算法。首先,建立了目标与浮标的数学运动模型及坐标系,然后推导出目标状态方程及观测方程,确定了滤波初始状态值及初始协方差矩阵。仿真结果表明,以测量目标方位和频率作为输入信息,使用卡尔曼滤波技术,在测向方位误差均方差5°,测频误差均方差0.1 Hz情况下,成功完成了目标参数估计任务。最后针对三种典型的浮标布防阵形进行了大量仿真,分析了三种阵形的参数估计性能,讨论了三种阵形的优缺点。

DIFAR浮标反正切目标方位估计方法

DIFAR浮标是一种被动定向声纳浮标,广泛应用于目标的初始定位。它由一个全向水听器和一对正交偶极子组成。正交偶极子提供的指向性信息使其可以对目标进行方位估计。介绍了DIFAR浮标利用反正切方法对目标进行方位估计的方法。采用自适应线谱增强技术提高DIFAR浮标信号的信噪比。用反正切法估计目标的方位。给出了用LOFAR谱图和B-Scan图显示DIFAR浮标数据的方法。并给出了方位估计误差的解析表达。仿真结果表明,在相同信噪比下利用该方法得到的角度的方差小,满足DIFAR浮标的要求,提高了浮标的定位精度。

一种新的双DIFAR浮标目标定位方法

为了提高双DIFAR浮标的定位精度,提出一种新的基于扩展卡尔曼滤波的双DIFAR浮标目标参数估计与跟踪算法。建立目标与浮标的数学运动模型及坐标系,推导出目标状态方程及观测方程,最后确定了滤波初始状态值及初始协方差矩阵。仿真结果表明,使用卡尔曼滤波技术,成功实现了目标参数估计与跟踪的任务。该算法与经典算法相比,跟踪精度更高,同时可以直接计算出目标速度及航向。

A New Single DIFAR Sonobuoy Target Location Algorithm

In order to solve the problem of target location of single direction finding and ranging(DIFAR) sonobuoy, a new target location algorithm is proposed. Based on the new generation of high performance sonobuoy signal processing platform, the new algorithm makes full use of the Doppler information of the targets while using the target location data, and successfully implements the target detection, location and tracking. In the calculation of target parameters, the new algorithm utilizes the repeated measurement data to further improve the calculation accuracy of the target parameters using the principle of Least Square. The simulation results indicate the correctness of the new algorithm. The algorithm is simple, stable and easily implemented in engineering. And besides, it overcomes the weakness of the traditional algorithm which requires at least two DIFAR buoys to locate the targets.

一种基于lib库的Difar算法高效移植方法

根据实际需求,即运行于常用的Windows(Win)系统的模拟器、数据回放等软件程序,文章研究了如何将底层函数通过宏定义进行隔离,生成lib库文件,继而通过调用lib库文件,高效地实现Difar算法从DSP板到PC平台Windows系统的移植。文中简要介绍了Difar算法原理,着重介绍了如何封装Difar算法调用的底层函数生成lib库文件,并且叙述了移植过程中需要重点关注的修改部分。最后,进行了实验验证。将不同的频率,不同的方位模拟目标数据作为输入,Difar算法的处理结果表明了该方法的有效性。

基于快速正交搜索算法的被动声纳浮标目标方位估计

声纳浮标是用于探测和识别水下移动目标的重要手段,被广泛应用于航空反潜领域。DIFAR(Directional Frequency Analysis and Recording)浮标就是一种典型的声纳浮标,也被称为被动定向浮标,应用于目标的初始定位。AN/SSQ-53系列声纳浮标作为DIFAR浮标的一种,是由三个声传感器集成的小型基阵,包括一个全向水听器和一对正交偶极子,其中全向水听器提供接收信号的全向声压信息,正交偶极子提供接收信号的方向信息,使其可以对目标进行方位估计。这三个声传感器分别构成三个相互独立的声信号通道:全向通道、正弦通道和余弦通道。论文介绍了DIFAR浮标目标方位估计的两种方法:FFT/B-Scan和FOS/B-Scan,通过仿真对比得出,在一定条件下FOS/B-Scan算法比FFT/B-Scan算法在目标方位估计方面性能更佳。