自适应舰船被动跟踪与尺度估计的实验研究

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1、第!"卷第#期兵工学报-./0!"+.0#!$$!年!月%&’%%()%)*+’%(,,1230!$$!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!自适应舰船被动跟踪与尺度估计的实验研究"刘勋相敬林"张文军余松熠（上海交通大学，上海，!$$$"$）（西北工业大学航海工程学院"）摘要本文应用声强度矢量作为观测量，对舰船体积目标的三个特定部位进行观测。在舰船机动的情况下，应用自适应卡尔曼滤波对舰船进行了跟踪，并估计出舰船的尺度大小。计算机仿真表明了本文方法的有效性。关键词声强度向量；自适应

2、；被动跟踪；尺度估计中图分类号’4566在近距离上某些被动声探测设备，例如声引信，!0!舰船作匀速直线运动对舰船进行定向和跟踪时，不能把舰船看作一个点#0#0#状态方程的建立源，而应看作辐射声源具有某种纵向分布的体积目离散化形式的系统状态方程为标。根据文献［#］，作为体积目标的舰船的辐射噪声!!"##!!!""!（#$#）的纵向分布可近似为三个辐射声亮点结构。在文献其中，状态矢量!!为［!，"］中，利用声强向量作为观测量，考虑了舰船目!!#［=%!，=%&!，=’!，=’&!，>?%!，>?%&!，标在匀速直线运动中跟踪和被动尺度估计问题，舰’>?’!，>?’&!，

3、>%!，>%&!，>’!，>’&!］船在整个跟踪过程中未发生机动，实际的舰船难以其中，=%!、=’!和=(!分别表示舰船尾部在!时刻的满足这一条件，在它们的航行中，都会产生或大或小%、’和(坐标，=%&!、=’&!和=(&!分别表示它们的导数，的机动，如加速机动或转弯机动，在本文中研究了舰也就是它们在!时刻的速度，同理，>?%!、>?’!和>?(!，船机动情况下的舰船目标自适应被动跟踪和尺度估分别表示舰船中后部在!时刻的%、’和(坐标，计问题。>?%&!、>?’&!和>?(&!表示它们的速度，>%!、>’!和>(!分别用卡尔曼滤波的方法对舰船进行跟踪和尺度估表示舰船

4、中部在!时刻的%、’和(坐标，>%&!、>’&!和计时，其最佳估计有许多条件，如要求各种噪声（运>(&!表示它们的速度。动噪声和观测噪声）已知等。用于设计这个最佳滤由于=(!#>?(!#>(!#)（观测点处的水深，为波器的这些复杂知识在实际应用中（如目标作机动定常数）和=(&!#>?(&!#>(&!#$，所以这里没有把=(!、运动）难以得到，为了弥补这些缺点，发展出自适应>?(!、>(!、=(&!、>?(&!和>(&!列入状态方程中。!为由子技术。在本文中，应用两种不同的自适应方法（新息!阵#构成的对角阵，即检验和!检验）来检测目标的机动，并对卡尔曼滤波器进行自适应

5、调整，以达到最优滤波的目的。!#@AB［C#，#，#，#，#，#］，"!#［$，=*%!，$，=*’!，$，>?*%!，!舰船状态方程和观测方程的建立’$，>?*’!，$，>*%!，$，>*’!］（#$!）文中对舰船目标建立了两种运动模型（匀速直#"D其中，"D为递推时间间隔，##[]$线运动和匀加速直线运动模型），并通过检测目标机$#动来确定采用哪种模型。设状态噪声"!为高斯白噪声，且满足+［"!］!$$#年!月收稿，!$$#年#!月定稿。"国防科技预研基金资助项目（789&0"0:;<$"$:）第"期自适应舰船被动跟踪与尺度估计的实验研究++!!和"［!#!$］

6、!%!##$&其中刻加速度的*、+和-坐标分量。由于&-3#!’(-3#!’-3#"#!’!!，所以这里未将其列入状态方程中。!为由子阵!#$!{!其它’构成的对角阵，即!!./0［1’，’，’，’，’，’］［$，%］，!，!，，!，!，，"#"#$观测方程的建立!#!［!，!，&4*#&4+#’(4*#根据文献［$，%］，由于舰船的三个特定部位的辐!，!，4，!，!，4，!，!，4］)（"&,）’(+#’*#’+#射噪声的频率不同，在一个观测点测量得到的舰船""$.$é2"2ù三个特定部位的声强矢量作为观测量的线性观测方êú其中，’!!""2程为êêúúë!!"û

7、&!#("!"#("##("($#("（"&%）"#$#$观测方程的建立其中，系统的观测方程与方程（"#%）相似，为%#("!［&)*，#("，&)+，#("，’()*，#("，%#("!"#("##("($#("（"&3）)，)，)］)’(+，#("’*，#("’+，#("其中，观测向量%#-"和观测噪声向量$#-"为$#("!［,"，#("，,$，#("，,%，#("，%!［)，)，)，#("&*，#("&+，#("’(*，#(",，,，,］)*，#("+，#(",，#(")，)，)］)’(+，#("’*，#("’+，#("!［!&)*，#("，!&)+，#