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一种基于主动声呐图像多重累积的航迹起始方法

王凯 焦君圣

王凯, 焦君圣. 一种基于主动声呐图像多重累积的航迹起始方法[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(6): 896-902 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0078
引用本文: 王凯, 焦君圣. 一种基于主动声呐图像多重累积的航迹起始方法[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(6): 896-902 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0078
WANG Kai, JIAO Junsheng. A Track Initiation Method Based on Multiple Accumulation of Active Sonar Images[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2023, 31(6): 896-902. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0078
Citation: WANG Kai, JIAO Junsheng. A Track Initiation Method Based on Multiple Accumulation of Active Sonar Images[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2023, 31(6): 896-902. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0078

一种基于主动声呐图像多重累积的航迹起始方法

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0078
详细信息
    作者简介:

    王凯:王 凯(1998-), 男, 硕士, 主要研究方向为阵列信号处理、水下目标跟踪

  • 中图分类号: TJ630.34; U666

A Track Initiation Method Based on Multiple Accumulation of Active Sonar Images

  • 摘要: 为满足强混响背景下水下运动目标自主检测要求, 针对主动声呐回波信号空时处理后数据量庞大的问题, 提出了一种基于主动声呐图像多重累积的航迹起始算法。首先, 构建主动声呐强混响背景下水下多目标航迹起始模型。通过声呐图像的择大累计, 将距离-方位-帧时间三维声呐图像压缩成距离-方位二维声呐图像, 并保留了累积帧信息。通过质心聚类点迹提取的方法, 获取目标量测信息和能量信息, 完成数据预处理。其次, 对Hough变换的参数空间进行能量累积, 并通过局部峰值检测的方法得到多目标初始航迹。最后, 为提高航迹准确率, 利用速度约束和航迹合并方法, 剔除了混响及合并重复航迹。仿真结果表明, 与常规的目标跟踪方法相比, 该算法有效降低了航迹起始过程中声呐图像的数据量, 在强混响背景下仍能以高检测概率实现水下多目标自主检测。

     

  • 图  1  水下多目标航迹起始模型

    Figure  1.  Underwater multi-target track initiation model

    图  2  水下多目标航迹起始算法示意图

    Figure  2.  Underwater multi-target track initiation algorithm

    图  3  具有噪声分布的声呐图像参数空间累积图(局部)

    Figure  3.  Spatial accumulation map of sonar image parameters with noise distribution(local)

    图  4  10次择大累积后声呐序列图像

    Figure  4.  Sonar sequence image after maximum accumulation of 10 times

    图  5  10次择大累积后量测数据点分布

    Figure  5.  Distribution of measurement data points after maximum accumulation of 10 times

    图  6  质心聚类后量测数据点分布

    Figure  6.  Distribution of measurement data points after centroid clustering

    图  7  参数空间累积图

    Figure  7.  Parameter space accumulation

    图  8  局部峰值检测图

    Figure  8.  Local peak detection

    图  9  目标航迹输出图像

    Figure  9.  Output image of target track

    图  10  不同条件下的检测性能

    Figure  10.  Detection performance under different conditions

    表  1  目标运动参数

    Table  1.   Motion parameters of targets

    编号起始位置/km航向(与x轴夹角)/(°)信噪比
    /dB
    目标1(4, 9)210−15 ~ −13
    目标2(3.5, 7.8)120−13 ~ −15
    目标3(−1, 5)−30−10 ~ −8
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-25
  • 修回日期:  2023-01-17
  • 录用日期:  2023-01-19
  • 网络出版日期:  2023-11-17

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