纯方位目标定位的观测者的最优轨迹

纯方位目标定位问题是从一系列噪声方位量测中估计一固定目标的位置,尽管在理论上,即使在没有观测者机动时,此过程亦是可观测的,但是通过适当利用观测者的运动以增加可观测程度可以使得估计性能(例如精度,稳定性和收敛速度)得到很大的提高。本文提出了纯方位固定目标定位的观测者的最优轨迹。这里所介绍的方法是基于使费歇尔信息矩阵(FIM)的行列式最大化,条件是:(例如,目标的防御系统)影响观测者轨迹,状态受限制。用直接最优控制的数值方法,包括最近介绍的微分包含的方法(DI)来求最优控制问题的解。运用熟悉的斯坦斯费尔德和最大似然(ML)估计器进行计算机仿真,结果表明运用观测者的最优轨迹所得到的目标位置的可估计性得到很大的提高     

一种基于模糊控制的潜艇纯机动防御声自导鱼雷方法

潜艇防御反潜自导鱼雷是潜艇防御作战行动中的一个重要问题。从潜艇防御主动声自导鱼雷入手,采用模糊控制理论,通过建立语言值的隶属函数、模糊控制规则和模糊变换器以及给出响应动作这几个步骤,重点分析了潜艇从舷角入手结合模糊控制防御主动声自导鱼雷的方法,得到了潜艇纯机动法防御主动声自导鱼雷的模糊控制表,为潜艇防御主动声自导鱼雷提供了新的思路。     

水面舰船对声自导鱼雷防御机动方法研究

根据水面舰船机动对其辐射噪声和反射强度的影响,首先建立了水面舰船与声自导鱼雷规避机动对抗的数学模型,然后采用Monte-Carlo法,计算水面舰船不同规避机动方法的生存概率,并分析了水面舰船转向、加速对其生存概率的影响,最后,得出水面舰船对声自导鱼雷防御的最优规避机动方法.提出的规避机动方法对水面舰船水下防御系统研究,具有十分重要的指导意义.     

声自导鱼雷射击模型优化研究

针对小舷角态势下声自导鱼雷射击模型存在的问题,从舰艇辐射噪声特性分析入手,考虑到鱼雷自导作用距离随舷角的变化关系,在原有声自导鱼雷射击模型的基础上提出了二次转角射击模型,仿真计算也表明：优化改进的模型能有效提高鱼雷的发现命中概率。     

目标声源级指向性对被动声自导鱼雷命中概率的影响

分析了目标声源级在水平面内的指向性对被动声自导鱼雷命中概率的影响,给出了鱼雷相对自导作用距离与目标声源级的关系曲线图,对不同舷角和目标机动情况下的鱼雷攻击目标命中概率进行了仿真计算,分别得出了等概率曲线图。计算结果表明:受目标声源级指向性的影响,在浅海区攻击定速直航目标时,为达到一定的命中概率,潜艇必须占领有利的发射阵位,而攻击机动规避的目标,比攻击定速直航目标的命中概率普遍要低,一定距离条件下只有在70°和180°左右舷角时命中概率才能达到80%。因此,潜艇使用被动自导方式的鱼雷攻击目标时,应当充分考虑目标声源级指向性的影响,综合考虑影响鱼雷作战使用效能的各种因素,选择有利目标舷角和合理射距。     

一种自导鱼雷发现概率变化趋势预测方法

针对自导鱼雷发射前预知鱼雷发现概率随发射态势变化趋势的需求,提出了一种自导鱼雷发现概率变化趋势预测方法。根据现时刻攻击态势构建鱼雷发射态势预测模型,生成后续鱼雷发射态势序列;基于正态分布原理进行目标散布处理,并分别提出面积比值法和长度比值法计算声自导和尾流自导鱼雷单个发射点发现概率计算方法;综合以上处理方法,计算自导鱼雷未来一段时间内连续发射态势点的发现概率,生成变化趋势。最后,采用典型的发射态势对自导鱼雷发现概率变化趋势预测结果进行了测试验证。     

鱼雷目标定位跟踪技术

对鱼雷目标进行定位跟踪是舰艇反鱼雷的关键,报警声纳能够给出水下鱼雷目标的方位信息,但仅利用方位信息对鱼雷目标进行定位跟踪是不够的。对本水面舰艇舰壳声纳和拖线阵声纳纯方位协同探测可行性进行分析,并对协同探测条件下鱼雷目标定位跟踪算法进行探讨,建立可应用于鱼雷目标定位跟踪的滤波算法模型,对其定位精度进行分析,并与最小二乘算法进行比较,通过仿真比较,最终确定出可用于鱼雷目标定位跟踪的算法模型。     

基于误差融合的自导鱼雷发现概率解析方法研究

为解决自导鱼雷发现概率实时计算的难题,建立了基于误差融合的自导鱼雷发现概率解析方法模型.以某型鱼雷为例,结合蒙特卡洛法,对比验证此自导鱼雷发现概率解析方法的正确性和可行性.除此之外,分析了鱼雷速度、敌弦角和雷目距离等边界条件对鱼雷发现概率的影响.仿真结果表明:其他条件相同时,鱼雷速度越大,雷目距离越小,鱼雷发现概率越高...     

基于解距离的纯方位观测器最优机动轨迹

目标距离是潜艇进行作战决策和武器使用时考虑的一个重要参数。为了在纯方位观测条件下快速解算目标距离,提出了一种新的几何算法,即利用假想方位与观测器测量方位的几何关系,通过解平面三角形获得目标距离的解析解。对距离误差进行了分析,提出降低距离估计误差的观测器最优机动方案,并求得观测器等速运动时最优机动航向的解析表达式。进一步提出了一种工程简化的次优机动方案,并求得其解析解。所提出的解距离方法和最优机动方案具有理论和工程应用意义。     

基于时反处理的主动声自导鱼雷定位方法

传统的定位方法只能进行距离的估计,不能给出目标的深度信息,而时间反转处理基于声场的空间互易性,充分利用信道的多途特性.使能量在声源点得到聚焦,不仅能得到目标的距离,还能得到目标的深度.对于定位主动声自导鱼雷,可以利用其发射的脉冲信号,通过信道建模进行时间反转处理,使之匹配于真实信道,从而得到目标的距离和深度.实验仿真结果表明,此方法可以对主动声自导鱼雷进行距离和深度上的准确定位,而利用水平阵的阵长和阵元数目的优势,还能提高对弱信号的检测.这对潜艇水下防御有着重要的意义.     

基于纯方位信息的目标跟踪线性修正模型?

在基于几何关系的纯方位航迹不变量信息处理过程中,对非线性模型进行细致分析,提出了线性修正模型,在处理问题时更加清晰、可靠,减小了大量的计算和计算误差,使纯方位信息的非线性处理实用化。     

依据观察器方位序列估算目标运动参数的方法

利用目标的方位序列跟踪目标的运动参数是非线性领域的一个经典问题。给出了一个形式简洁的方位随时间线性变化的可量测函数 ,并利用工作点漂移的技术解决了滤波器在方位小变化量时系统的不稳定现象。研究了利用观察器方位序列估计目标运动参数的方法。     

一种基于满意滤波的纯方位目标跟踪算法

针对潜艇纯方位目标跟踪算法存在算法初始化困难、收敛速度慢、稳定性差等问题,借鉴交互式多模型算法(IMM)的思想,将EKF实时解算出的滤波增益和满意滤波解算出的稳态增益实时融合并行工作,以求克服滤波初值对滤波器的影响,尽可能地消除线性化误差,最终输出具有更高精度的估计结果。仿真实验表明,提出的单站纯方位算法对滤波初值的设置有较大的领域范围,较好地克服了算法对滤波初值的敏感性问题,同时增加了算法的稳定性。     

纯方位系统定位与跟踪的本载体最优轨线方程及其最优轨线

给出了纯方位系统在目标任意变速变向运动或不动情况下,目标定位与跟踪中的本载体确定性控制最优和次优轨线方程以及其最优轨线。这一结果是完全用解析方法得到的。     

声速有限条件下的纯方位方法

针对纯方位条件下对等速直航目标运动要素的观测问题,考虑声音在海水中传播时间的作用,建立了计算可观测目标方位的解析公式。基于平均声速为有限常数的假设,证明了即使观测站静止,运动要素也一般是可观测的。在观测误差为独立同分布零均值正态随机误差的假设条件下,证明了由方位观测误差的最小二乘法给出的估计为极大似然估计。仿真实验表明,观测站转向及直航机动条件下此方法对应的目标运动要素的观测度较传统方法有显著改进。     

基于纯方位理论的运动舰船长度测量方法

获得运动舰船的船体长度对于航海避碰和目标识别具有重要的参考价值。然而,由于诸多因素的限制,现有视觉技术难以精确测量。为此,引入了纯方位目标运动分析理论结合双目视觉技术实现对运动舰船长度的测量。首先就所研究问题建立运动模型,推导了基于目标舰船方位、距离参数的舰船长度测量方法,针对该方法测量误差大的问题提出了基于航向、距离、方位的舰船长度测量方法。目标航向无法直接获取,为此引入基于纯方位理论的目标航向视觉估计方法,并进行了仿真验证。最后对两种舰船长度测量模型的误差进行了仿真比较分析,结果表明采用本文提出的\"距离航向\"法,当观测点位于目标舰船正横左右范围内时误差可以控制在10%内,\"方位距离\"法误差更小,适用的舷角范围更大。     

基于传感器网络数据融合的目标定位方法

针对传感器网络测试系统在战场及终点效应中的应用,探讨了基于多种传感器网络的目标定位方法,提出了采用最优加权融合估计算法将各种传感器的定位信息进行融合处理,并将融合结果与各种传感器计算结果进行比较,结果证明了经融合处理可以大大提高定位精度.     

多矢量水听器低频近场目标协同定位算法

针对水下小平台难以实现低频近场目标定位的问题,研究了基于多个矢量水听器的协同定位算法。算法将多个矢量水听器视为不同的观测点,利用矢量水听器阵列流型特点估计出目标相对于不同观测点的方位角,根据这些方位角信息利用正交矢量算法对近场目标进行定位,避免了多维搜索过程,减少了计算量。仿真结果表明,算法能够准确地定位低频近场目标,有效地提高定位精度。     

UKF算法及其在纯方位目标跟踪中的应用

为克服扩展卡尔曼滤波算法的缺陷,将UKF算法应用于纯方位目标跟踪问题中。该算法是一种以扩展卡尔曼滤波算法为基本框架,以贝叶斯理论和UT变换为理论基础的新型滤波算法。对UKF算法进行了深入的研究,并给出了一个纯方位目标跟踪的算例。仿真结果表明,该算法提高了滤波的稳定性和精确性,优于一般的扩展卡尔曼滤波算法,具有广泛的应用前景。     

有限声速的纯方位算法

针对纯方位条件下对等速直航目标观测的算法问题,将目标运动要素及平均声速作为待估计参数,给出了计算非线性最小二乘法目标函数梯度与Hessian矩阵的解析公式,基于这些公式,可以构造估计目标运动要素的一些算法及编程实现。部分数值实验表明,信赖域算法、Levenberg-Marquardt算法与Matlab用于解非线性最小二乘问题的函数lsqnonlin的计算精度基本一致。