被動目標自動跟蹤與融合技術研究

中國船舶重工集團公司第七一五研究所 張 俊

對于聲納基陣來講，目標跟蹤主要是對目標的作以觀測，同時還要對觀測出來的狀況進行分析，這些都是為了把目標數據融合在一起。就當前的狀況來講，隨時都可能在同一時間出現很多目標。這樣的情況給檢測帶來了很多的困難，最主要的是，在跟蹤多個目標時，不能再用對單個目標跟蹤的方法。所以，這就對聲納設備提出了跟高的要求。在數據融合方面，就是為了很好的對在同時跟蹤多個目標時，能給出一個統一的判斷。隨著時代的發展，我國目前國內外水面艦艇探測聲納主要由軍艦陣列和拖線陣列組成。雷達被用于形成水下水下雙系統，而潛艇探測聲納主要由弓箭陣列、側陣和拖曳等組成。線路陣列和其他聲納組件。

1.研究背景

1.1 單陣多目標自動跟蹤技術

如果想要知道目標的具體位置，可以通過波束形成的方法來分析基陣數據，得到目標的具體位置。在出現新目標或者是同時出現多個目標時，就需要聲納員用手動的方式來對目標進行跟蹤，在跟蹤的同時還需要把數據作以復位。有的時候聲納同時在檢測多個目標時，而且是隨著目標慢慢的增加，在聲納技術中使用手動跟蹤已經沒有辦法滿足其要求了。所以，在這方面要多多的加強研究。

1.2 多陣多目標航跡融合技術

聲納基陣在對單獨目標作以跟蹤盡可以清楚的了解到每個聲納系統的運行軌跡，但是此種情況要是在同一環境中。在聲納顯示當中，每個聲納檢測到的運行軌跡都應該和本來基陣的坐標和工作的時間段相對應，與此同時，在出現有著同一個目標，但是檢測到的內容來自不同的聲納系統時，聲納與目標之間任然是有著一定的關聯。在對多個目標跟蹤時，主動聲納在對運行軌跡融合時跟被動聲納相比有著明顯的優勢，所以，在被動聲納對運行軌跡作以融合時，要格外的關注其技術的發展。這對聲納跟蹤的發展有著很巨大的意義。

1.3 被動聲納跟蹤融合系統

綜上所述，根據被動聲納來講，目前有研究出一種比較適合被動聲納目標的融合系統，其系統模式是依靠單個目標檢測技術在其中融合多個目標跟蹤技術。在該系統中，每個單獨的陣列實現聲納陣列目標檢測和自動跟蹤功能，然后通過方位角、目標方向和距離、目標特征參數等信息獲取聲納陣列，并將其發送到目標航空公司。多陣列。利用相關融合算法實現相關性，輸出跟蹤多通道陣列目標跟蹤結果，并給出目標跟蹤的多目標綜合趨勢。

在聲音探測的真實情況下，跟蹤系統會遇到有限傳感器的分辨率、不確定度的知識、低閾值的檢測和多目標的目標和目標目標運動的不確定性問題。通過設置各種可能性的跟蹤鏈接，可以實現基于概率估計的單組多目跟蹤。與現有的人工追蹤方法相比，自動跟蹤方法具有相對較低的測量條件。有良好的檢測和跟蹤的目標能力，可以很好地實現復雜場景的自動跟蹤功能，例如在十字路口跟蹤新的目標，以及復雜的目標音頻，交換器自由手動追蹤和初始化。

2.單陣目標自動跟蹤方法研究

在被動聲音跟蹤運用當中，當前使用的傳統的方位跟蹤方法是根據適當的標準手動地鎖定特定區域的目標。在用戶指定初始化目標后，聲納將自動跟蹤指定目標的軌跡。該方法具有良好的跟蹤效果，對于強能量的信號來講。然而，在跟蹤的目標與被跟蹤的范圍內具有其他強目標或目標時，它可能會干擾原始目標，最終可能忽略現有目標的軌跡。此時，你必須要再次將失去的目標重新進行下來，繼續追蹤目標。隨著檢測和跟蹤標納目標，傳統的人工介入逐漸加重判斷的負擔。自動跟蹤決定模型的發展，是未來的聲音目標的檢測和追蹤的傾向。如上所述，在傳統的卡爾曼濾波的跟蹤算法中，當跟蹤了被動聲音時，產生多個目標復位，并且不能通過對目標軸承會的偏移或跟蹤來實現自動跟蹤。數據的相關性是實現目標自動跟蹤的密鑰。本章研究了被動聲音的跟蹤特性，并研究了適合純方位mht的自動跟蹤方法。在模擬的結果是，在低檢測閾值下，純方位mht可以有效地實現和跟蹤，并且可以有效地解決實際問題。當新的目標在算法中傳輸時，可以自動跟蹤多個目標。

根據被動聲納特征，對純方位mht的自動追蹤算法進行了研究。利用模擬數據和實際數據，對新算法的目標檢測和自動追蹤中的應用進行了分析。根據理論模擬和實驗的數據進行了分析，但傳統的單軌列車追蹤方法相比較，mht的追蹤的結果對弱目標的檢測和跟蹤的結果更好。兩者都能有更好的追蹤結果。現有的光束形成和Eckart波束形成相比，光束的光束形成形成算法提高了追蹤效果。條件允許的情況下，高精度和高分辨率的光束形成算法是必要的。Mht相互交叉形成的軌跡，具有很好的跟蹤效果，對追蹤的結果準確度可以有很大的提高。

3.多陣目標航跡融合方法研究

對于在環境相同的情況下，可以根據單組目標測量和自動跟蹤來檢測每個音頻陣列。由于每個語音目標軌道都與相同的環境相關聯，因此需要通過更多的相關陣列目標軌道來獲得系統綜合聲音目標軌道輸出。在這個基礎上，灰色的相關算法和雙線的航跡融合算法相結合的位置、方向、距離、頻率等的目標的特點，利用復數前的目標追蹤方法對模擬和性能進行了分析。

每個音頻陣列的目標軌跡對應于每個陣列的坐標和操作頻率。在相同時間和空間之間形成與不同的聲音目標聯系信息和與不同的聲音目標形式，以及相同的時間和空間的不同的聲音目標，形成一個綜合聲音目標，并且輸出具有非常重要的作用。該系統利用目標陣列的跟蹤位置、航向、距離、目標參數等信息來實現多通道的陣列跟蹤和輸出跟蹤結果，并顯示與軌道相關的參數和環境參數的整體輸出。

該方法研究了通過對多陣列軌跡的融合，對灰度相關算法的跟蹤算法的雙陣列多目標跟蹤方法。通過模擬數據研究目標位置、方位、距離、頻率，并對相關質量矩陣顯示進行研究。采用了正確的相關關系的融合方法，從方位誤差角度分析了軌道融合方法。將目標和目標路線、目標距離和目標頻率特性結合在一起，賦予了相關質量的矩陣。其結果，通過軸承和軸承的融合，使目標方向的距離和方向頻率的軌跡的融合效果有效果。由于目標和組件的質量低于純粹的方向，因此軸承的實際計算精度直接受到目標位置數據的影響，因此相關質量是目標方向的方向。通過利用飛行路徑的融合方法進行的性能分析，軌道融合誤差明顯減少，融合軌跡和理論軌跡一致。局部誤差的融合的增加對數據樣本中存在的位偏差和系統誤差影響了目標觀測的準確性。

4.被動聲納目標跟蹤與融合處理

新集成的聲音可以定位dlts、定位、識別和跟蹤任務。現代的信號處理系統需要多個陣列數據的融合系統被檢測、位置、跟蹤和識別。本章是第3章和第4章的研究工作的基礎上，單批目標的自動檢測和跟蹤算法，結合多個陣列目標相關系統，結合目標的被動的語音自動追蹤和融合處理的框架，提出了被動聲納目標自動跟蹤與融合處理框架，以及仿真演示系統。

4.1 ti-6678芯片

ti-6678芯片為三組信道控制模塊，與10組數據相互對應。在內部總線的帶寬的情況下，允許10個數據傳輸。信道控制模塊由ets的整個執行模式確定，并且將根據信道控制模塊來說明ets檢測的觸摸器、配置和完成。ti-6678的設計將一個事件連接到第一通道，并將第一信道的完成連接到第二ets信道。等通過事件觸發裝置，通過檢測到第一ets信道并移動數據，并且在完成第一個通道時，將該事件觸發第2通道，并將數據移動。在ets傳輸完成后，生成所完成的信號，并生成由數據傳送和接收部分生成的信號。傳送請求過程由提交模塊產生。然后，信號的cpu中斷，cpu完成數據傳輸端通知，或通道控制信號到制定的鏈接或通道控制模塊進行下一步的移動。

4.2 軟件

在自動跟蹤和融合處理模式中，實現了音頻陣列的目標檢測和自動跟蹤、目標位置、過程、頻率特征的分析和提取，實現了與陣列目標相關的函數的集聚，并且與目標相關聯。目標信息，更全面的目標是產生陣列、終端的顯示。在自動目標追蹤過程中，采用被動的目標跟蹤算法，實現自動目標追蹤和方位測量。在軌道融合的軌道融合算法中，主要基于方位信息，基于方位和距離信息的軌跡相結合，多維參數信息跟蹤融合控制算法。該操作所需的參數可以與語音處理裝置模塊和音頻系統的操作參數一致。手動或自動配置模塊。在實現幾個函數的過程中，一個算法是有效的。輸出信息包括跟蹤器的數目、相關聯的軌跡、矩陣信息、目標距離/方向/速度等。

1）基陣數據模塊

在實際聲音中，多矩陣數據被劃分為水下的平臺和水面平臺，而水下面的平臺主要是由頭部的端柱子陣列、側陣列和拖拉線組成。

2）低門限檢測模塊

在低閾值的目標測量模塊中，可以通過波束形成過程完成所述移動船的圓柱排列、側排列和拉格線陣列的基組數據，并且可以實現目標探測和方位估計。通過降低目標檢測的閾值，在低閾值的條件下，獲得了許多目標或高誤報的檢測結果，以實現低閾值的檢測。

3）目標自動跟蹤模塊

低閾值的檢測后，游船的圓柱形的目標信息的數量的集團，幾組和移動幾組的自動追蹤，追蹤模塊自動跟蹤和多目標函數是方位多假設跟蹤方法，獨立目標的方位信息的數量集團完成，這是目標的追蹤。

4）特征提取模塊

獲得了各集團的目標方位信息，純方位運動分析單基地幾組和多基地數相結合，目標距離是被動距離共通過復數的多維參數提取、位置信息、距離信息，提取頻率信息等大量的信息。

5）航跡融合模塊

目標是基于音頻陣列獲取多維參數的信息，追蹤獨立，追蹤在標題的ral的融合，追蹤所有水平的融合跟蹤和戰術目標的追蹤。水平目標跟蹤是單個陣列信號處理的結果，并且水平目標跟蹤的融合是通過所有陣列軌跡跟蹤相同目標的結果。戰術目標的軌道隨著一個或多個離散的ct軌道而融合。tt軌道被設置在第一ct軌道上。當連續的ct軌道被支撐時，tt的軌跡發生器能夠預測長期的融合，并且可以連續地實現目標軌跡。當ct軌道再次被tt暫停時，所預測的tt的軌道不對應于相應的tt軌道，而更換新的ct。所有的tt的軌道都有標記的號碼，它可以人為現在的ct軌道打開一個新tt的軌道。改變ct和tt之間的匹配關系，并且刪除當前的tt跟蹤。

6）綜合態勢生成與顯示模塊

在自動跟蹤和融合功能實現自動跟蹤和融合系統時，發生了全面的追蹤。一般的輪廓的顯示方法分為目標的監視顯示和目標的全景顯示。

4.3 應用效果

該系統提供多個合成圖像以實現與多個目標跟蹤相關和輸出跟蹤相關的結果。通過模擬和演示系統的驗證，可以自動檢測出輸出的跟蹤融合。其中，這幾年隨著科技的不斷進步，聲納探測技術已經成為了很重要的探測技術，被用于海洋探測當中，針對于現在的海洋監測環境來講，對其需要探測的距離和定位都有著很高的要求。這就要求我們在聲納探測技術上有著更近一步的研究，從而對聲納探測技術進行提高，根據上文可以看出，傳統的聲納系統具有獨立性的特征，這時就可以使用多基陣的方法結合數據融合對跟蹤的數據目標作以處理，這樣很大程度上提高了聲納系統的性能，而且還可以幫助傳統聲納系統完成很多之前不可能完成的任務。可是，對于多基陣的使用加大了聲納數據量處理的任務量，讓整個數據處理變得很困難。所以，我們要不斷的研發有關于聲納系統數據的融合技術，充分的利用多基陣信息的方式。

5.結束語

根據文章可看出，在水中最好的探測系統就是聲納探測系統，聲納探測系統主要作用于海洋探測。從目前是這樣狀況可以看出，在海洋中運用的聲納系統還有很多的方面需要提高，例如，定位準確度，作用的距離等。在很久以前的聲納系統中，聲納系統具有很強的獨立性，各功能之間不能融合，但是現在我國在聲納系統上有了很大的提高，其中最重要的是可以用多基陣把數據作以融合，這樣很大程度的提高了聲納系統的功能性，而且還可以完成單獨聲納無法完成的任務，與此同時，對于多陣的使用，嚴重的增大了分析數據的壓力，所以，利用好多基陣信息的融合，可以更加有利于開發出來更多的聲納融合技術。