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结合概率下限约束的AIMM-UKF水下小目标双站跟踪算法

高旭文 于歌 李晴 于晓阳

高旭文, 于歌, 李晴, 等. 结合概率下限约束的AIMM-UKF水下小目标双站跟踪算法[J]. 水下无人系统学报, 2026, 34(3): 1-8 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2026-0058
引用本文: 高旭文, 于歌, 李晴, 等. 结合概率下限约束的AIMM-UKF水下小目标双站跟踪算法[J]. 水下无人系统学报, 2026, 34(3): 1-8 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2026-0058
GAO Xuwen, YU Ge, LI Qing, YU Xiaoyang. Dual-Station Tracking Algorithm for Small Underwater Targets Based on AIMM-UKF with Probability Lower Bound Constraint[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2026-0058
Citation: GAO Xuwen, YU Ge, LI Qing, YU Xiaoyang. Dual-Station Tracking Algorithm for Small Underwater Targets Based on AIMM-UKF with Probability Lower Bound Constraint[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2026-0058

结合概率下限约束的AIMM-UKF水下小目标双站跟踪算法

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2026-0058
基金项目: 中国科学院声学研究所声学与海洋信息重点实验室资助项目(SKLA202507); 国家自然科学基金青年项目(C类) (42306212).
详细信息
    作者简介:

    高旭文(2004-), 男, 本科在读, 主要研究方向为水下目标跟踪

  • 中图分类号: TJ630.34; U674.941

Dual-Station Tracking Algorithm for Small Underwater Targets Based on AIMM-UKF with Probability Lower Bound Constraint

  • 摘要: 复杂水下环境(界面散射、多途效应及强噪声)导致水下小目标(如水下航行器、蛙人)的机动轨迹难以被实时精细跟踪。针对双观测站主动声呐协同跟踪系统, 本文提出一种结合概率下限约束的AIMM-UKF算法。鉴于传统AIMM算法在目标长时稳态时, 向机动模型转移的先验概率衰减较大, 导致突发机动时切换迟滞、误差增大的问题, 本文在似然比修正基础上, 引入概率下限约束与判定窗二次修正机制。在长航时稳态段, 判定窗机制保障高稳态精度; 突发机动瞬间, 概率下限机制配合似然比放缩实现模型快速准确切换。蒙特卡洛仿真表明, 所提算法有效克服了概率过度吸收退化问题, 降低了机动初期误差峰值, 全局位置与速度误差均达最低, 实现了瞬态切换与稳态精度的最佳平衡, 为水下小目标连续跟踪与安防预警提供了有力技术支撑。

     

  • 图  1  追踪目标与观测站几何关系图

    Figure  1.  Geometric Relationship Diagram between Tracking Target and Observation Station

    图  2  概率下限阈值与全局位置RMSE关系曲线

    Figure  2.  Probability lower bound threshold vs. global position RMSE

    图  3  跟踪轨迹图

    Figure  3.  Tracking Trajectory Plot

    图  4  位置均方根误差图

    Figure  4.  Root Mean Square Error Plot

    图  5  各算法模型概率变化图

    Figure  5.  Probability Variation Chart of Various Algorithm Models

    表  1  蒙特卡洛仿真跟踪性能与耗时对比

    Table  1.   Performance and Execution Time of Monte Carlo Simulation

    算法CA/mCV/mCT/mSG/m均值/m$ V $
    /(m/s)
    $ T' $
    /(ms)
    标准IMM43.3056.2277.3879.6070.5615.140.591
    文献841.2246.4274.5379.2367.2013.510.606
    文献939.9643.4375.9278.6666.8113.700.615
    文中方案40.0042.8875.0478.0266.1413.170.612
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2026-03-25
  • 修回日期:  2026-05-02
  • 录用日期:  2026-05-11
  • 网络出版日期:  2026-05-18
图(5) / 表(1)

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