中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所 張 俊

對(duì)于聲納基陣來(lái)講，目標(biāo)跟蹤主要是對(duì)目標(biāo)的作以觀測(cè)，同時(shí)還要對(duì)觀測(cè)出來(lái)的狀況進(jìn)行分析，這些都是為了把目標(biāo)數(shù)據(jù)融合在一起。就當(dāng)前的狀況來(lái)講，隨時(shí)都可能在同一時(shí)間出現(xiàn)很多目標(biāo)。這樣的情況給檢測(cè)帶來(lái)了很多的困難，最主要的是，在跟蹤多個(gè)目標(biāo)時(shí)，不能再用對(duì)單個(gè)目標(biāo)跟蹤的方法。所以，這就對(duì)聲納設(shè)備提出了跟高的要求。在數(shù)據(jù)融合方面，就是為了很好的對(duì)在同時(shí)跟蹤多個(gè)目標(biāo)時(shí)，能給出一個(gè)統(tǒng)一的判斷。隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)目前國(guó)內(nèi)外水面艦艇探測(cè)聲納主要由軍艦陣列和拖線陣列組成。雷達(dá)被用于形成水下水下雙系統(tǒng)，而潛艇探測(cè)聲納主要由弓箭陣列、側(cè)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(biāo)自動(dòng)跟蹤技術(shù)

如果想要知道目標(biāo)的具體位置，可以通過(guò)波束形成的方法來(lái)分析基陣數(shù)據(jù)，得到目標(biāo)的具體位置。在出現(xiàn)新目標(biāo)或者是同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)時(shí)，就需要聲納員用手動(dòng)的方式來(lái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，在跟蹤的同時(shí)還需要把數(shù)據(jù)作以復(fù)位。有的時(shí)候聲納同時(shí)在檢測(cè)多個(gè)目標(biāo)時(shí)，而且是隨著目標(biāo)慢慢的增加，在聲納技術(shù)中使用手動(dòng)跟蹤已經(jīng)沒(méi)有辦法滿(mǎn)足其要求了。所以，在這方面要多多的加強(qiáng)研究。

1.2 多陣多目標(biāo)航跡融合技術(shù)

聲納基陣在對(duì)單獨(dú)目標(biāo)作以跟蹤盡可以清楚的了解到每個(gè)聲納系統(tǒng)的運(yùn)行軌跡，但是此種情況要是在同一環(huán)境中。在聲納顯示當(dāng)中，每個(gè)聲納檢測(cè)到的運(yùn)行軌跡都應(yīng)該和本來(lái)基陣的坐標(biāo)和工作的時(shí)間段相對(duì)應(yīng)，與此同時(shí)，在出現(xiàn)有著同一個(gè)目標(biāo)，但是檢測(cè)到的內(nèi)容來(lái)自不同的聲納系統(tǒng)時(shí)，聲納與目標(biāo)之間任然是有著一定的關(guān)聯(lián)。在對(duì)多個(gè)目標(biāo)跟蹤時(shí)，主動(dòng)聲納在對(duì)運(yùn)行軌跡融合時(shí)跟被動(dòng)聲納相比有著明顯的優(yōu)勢(shì)，所以，在被動(dòng)聲納對(duì)運(yùn)行軌跡作以融合時(shí)，要格外的關(guān)注其技術(shù)的發(fā)展。這對(duì)聲納跟蹤的發(fā)展有著很巨大的意義。

1.3 被動(dòng)聲納跟蹤融合系統(tǒng)

綜上所述，根據(jù)被動(dòng)聲納來(lái)講，目前有研究出一種比較適合被動(dòng)聲納目標(biāo)的融合系統(tǒng)，其系統(tǒng)模式是依靠單個(gè)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)在其中融合多個(gè)目標(biāo)跟蹤技術(shù)。在該系統(tǒng)中，每個(gè)單獨(dú)的陣列實(shí)現(xiàn)聲納陣列目標(biāo)檢測(cè)和自動(dòng)跟蹤功能，然后通過(guò)方位角、目標(biāo)方向和距離、目標(biāo)特征參數(shù)等信息獲取聲納陣列，并將其發(fā)送到目標(biāo)航空公司。多陣列。利用相關(guān)融合算法實(shí)現(xiàn)相關(guān)性，輸出跟蹤多通道陣列目標(biāo)跟蹤結(jié)果，并給出目標(biāo)跟蹤的多目標(biāo)綜合趨勢(shì)。

在聲音探測(cè)的真實(shí)情況下，跟蹤系統(tǒng)會(huì)遇到有限傳感器的分辨率、不確定度的知識(shí)、低閾值的檢測(cè)和多目標(biāo)的目標(biāo)和目標(biāo)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的不確定性問(wèn)題。通過(guò)設(shè)置各種可能性的跟蹤鏈接，可以實(shí)現(xiàn)基于概率估計(jì)的單組多目跟蹤。與現(xiàn)有的人工追蹤方法相比，自動(dòng)跟蹤方法具有相對(duì)較低的測(cè)量條件。有良好的檢測(cè)和跟蹤的目標(biāo)能力，可以很好地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜場(chǎng)景的自動(dòng)跟蹤功能，例如在十字路口跟蹤新的目標(biāo)，以及復(fù)雜的目標(biāo)音頻，交換器自由手動(dòng)追蹤和初始化。

2.單陣目標(biāo)自動(dòng)跟蹤方法研究

在被動(dòng)聲音跟蹤運(yùn)用當(dāng)中，當(dāng)前使用的傳統(tǒng)的方位跟蹤方法是根據(jù)適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)手動(dòng)地鎖定特定區(qū)域的目標(biāo)。在用戶(hù)指定初始化目標(biāo)后，聲納將自動(dòng)跟蹤指定目標(biāo)的軌跡。該方法具有良好的跟蹤效果，對(duì)于強(qiáng)能量的信號(hào)來(lái)講。然而，在跟蹤的目標(biāo)與被跟蹤的范圍內(nèi)具有其他強(qiáng)目標(biāo)或目標(biāo)時(shí)，它可能會(huì)干擾原始目標(biāo)，最終可能忽略現(xiàn)有目標(biāo)的軌跡。此時(shí)，你必須要再次將失去的目標(biāo)重新進(jìn)行下來(lái)，繼續(xù)追蹤目標(biāo)。隨著檢測(cè)和跟蹤標(biāo)納目標(biāo)，傳統(tǒng)的人工介入逐漸加重判斷的負(fù)擔(dān)。自動(dòng)跟蹤決定模型的發(fā)展，是未來(lái)的聲音目標(biāo)的檢測(cè)和追蹤的傾向。如上所述，在傳統(tǒng)的卡爾曼濾波的跟蹤算法中，當(dāng)跟蹤了被動(dòng)聲音時(shí)，產(chǎn)生多個(gè)目標(biāo)復(fù)位，并且不能通過(guò)對(duì)目標(biāo)軸承會(huì)的偏移或跟蹤來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤。數(shù)據(jù)的相關(guān)性是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)自動(dòng)跟蹤的密鑰。本章研究了被動(dòng)聲音的跟蹤特性，并研究了適合純方位mht的自動(dòng)跟蹤方法。在模擬的結(jié)果是，在低檢測(cè)閾值下，純方位mht可以有效地實(shí)現(xiàn)和跟蹤，并且可以有效地解決實(shí)際問(wèn)題。當(dāng)新的目標(biāo)在算法中傳輸時(shí)，可以自動(dòng)跟蹤多個(gè)目標(biāo)。

根據(jù)被動(dòng)聲納特征，對(duì)純方位mht的自動(dòng)追蹤算法進(jìn)行了研究。利用模擬數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)，對(duì)新算法的目標(biāo)檢測(cè)和自動(dòng)追蹤中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。根據(jù)理論模擬和實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，但傳統(tǒng)的單軌列車(chē)追蹤方法相比較，mht的追蹤的結(jié)果對(duì)弱目標(biāo)的檢測(cè)和跟蹤的結(jié)果更好。兩者都能有更好的追蹤結(jié)果?，F(xiàn)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(duì)追蹤的結(jié)果準(zhǔn)確度可以有很大的提高。

3.多陣目標(biāo)航跡融合方法研究

對(duì)于在環(huán)境相同的情況下，可以根據(jù)單組目標(biāo)測(cè)量和自動(dòng)跟蹤來(lái)檢測(cè)每個(gè)音頻陣列。由于每個(gè)語(yǔ)音目標(biāo)軌道都與相同的環(huán)境相關(guān)聯(lián)，因此需要通過(guò)更多的相關(guān)陣列目標(biāo)軌道來(lái)獲得系統(tǒng)綜合聲音目標(biāo)軌道輸出。在這個(gè)基礎(chǔ)上，灰色的相關(guān)算法和雙線的航跡融合算法相結(jié)合的位置、方向、距離、頻率等的目標(biāo)的特點(diǎn)，利用復(fù)數(shù)前的目標(biāo)追蹤方法對(duì)模擬和性能進(jìn)行了分析。

每個(gè)音頻陣列的目標(biāo)軌跡對(duì)應(yīng)于每個(gè)陣列的坐標(biāo)和操作頻率。在相同時(shí)間和空間之間形成與不同的聲音目標(biāo)聯(lián)系信息和與不同的聲音目標(biāo)形式，以及相同的時(shí)間和空間的不同的聲音目標(biāo)，形成一個(gè)綜合聲音目標(biāo)，并且輸出具有非常重要的作用。該系統(tǒng)利用目標(biāo)陣列的跟蹤位置、航向、距離、目標(biāo)參數(shù)等信息來(lái)實(shí)現(xiàn)多通道的陣列跟蹤和輸出跟蹤結(jié)果，并顯示與軌道相關(guān)的參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的整體輸出。

該方法研究了通過(guò)對(duì)多陣列軌跡的融合，對(duì)灰度相關(guān)算法的跟蹤算法的雙陣列多目標(biāo)跟蹤方法。通過(guò)模擬數(shù)據(jù)研究目標(biāo)位置、方位、距離、頻率，并對(duì)相關(guān)質(zhì)量矩陣顯示進(jìn)行研究。采用了正確的相關(guān)關(guān)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(biāo)和目標(biāo)路線、目標(biāo)距離和目標(biāo)頻率特性結(jié)合在一起，賦予了相關(guān)質(zhì)量的矩陣。其結(jié)果，通過(guò)軸承和軸承的融合，使目標(biāo)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(biāo)和組件的質(zhì)量低于純粹的方向，因此軸承的實(shí)際計(jì)算精度直接受到目標(biāo)位置數(shù)據(jù)的影響，因此相關(guān)質(zhì)量是目標(biāo)方向的方向。通過(guò)利用飛行路徑的融合方法進(jìn)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(duì)數(shù)據(jù)樣本中存在的位偏差和系統(tǒng)誤差影響了目標(biāo)觀測(cè)的準(zhǔn)確性。

4.被動(dòng)聲納目標(biāo)跟蹤與融合處理

新集成的聲音可以定位dlts、定位、識(shí)別和跟蹤任務(wù)。現(xiàn)代的信號(hào)處理系統(tǒng)需要多個(gè)陣列數(shù)據(jù)的融合系統(tǒng)被檢測(cè)、位置、跟蹤和識(shí)別。本章是第3章和第4章的研究工作的基礎(chǔ)上，單批目標(biāo)的自動(dòng)檢測(cè)和跟蹤算法，結(jié)合多個(gè)陣列目標(biāo)相關(guān)系統(tǒng)，結(jié)合目標(biāo)的被動(dòng)的語(yǔ)音自動(dòng)追蹤和融合處理的框架，提出了被動(dòng)聲納目標(biāo)自動(dòng)跟蹤與融合處理框架，以及仿真演示系統(tǒng)。

4.1 ti-6678芯片

ti-6678芯片為三組信道控制模塊，與10組數(shù)據(jù)相互對(duì)應(yīng)。在內(nèi)部總線的帶寬的情況下，允許10個(gè)數(shù)據(jù)傳輸。信道控制模塊由ets的整個(gè)執(zhí)行模式確定，并且將根據(jù)信道控制模塊來(lái)說(shuō)明ets檢測(cè)的觸摸器、配置和完成。ti-6678的設(shè)計(jì)將一個(gè)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(guò)事件觸發(fā)裝置，通過(guò)檢測(cè)到第一ets信道并移動(dòng)數(shù)據(jù)，并且在完成第一個(gè)通道時(shí)，將該事件觸發(fā)第2通道，并將數(shù)據(jù)移動(dòng)。在ets傳輸完成后，生成所完成的信號(hào)，并生成由數(shù)據(jù)傳送和接收部分生成的信號(hào)。傳送請(qǐng)求過(guò)程由提交模塊產(chǎn)生。然后，信號(hào)的cpu中斷，cpu完成數(shù)據(jù)傳輸端通知，或通道控制信號(hào)到制定的鏈接或通道控制模塊進(jìn)行下一步的移動(dòng)。

4.2 軟件

在自動(dòng)跟蹤和融合處理模式中，實(shí)現(xiàn)了音頻陣列的目標(biāo)檢測(cè)和自動(dòng)跟蹤、目標(biāo)位置、過(guò)程、頻率特征的分析和提取，實(shí)現(xiàn)了與陣列目標(biāo)相關(guān)的函數(shù)的集聚，并且與目標(biāo)相關(guān)聯(lián)。目標(biāo)信息，更全面的目標(biāo)是產(chǎn)生陣列、終端的顯示。在自動(dòng)目標(biāo)追蹤過(guò)程中，采用被動(dòng)的目標(biāo)跟蹤算法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)目標(biāo)追蹤和方位測(cè)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(jié)合，多維參數(shù)信息跟蹤融合控制算法。該操作所需的參數(shù)可以與語(yǔ)音處理裝置模塊和音頻系統(tǒng)的操作參數(shù)一致。手動(dòng)或自動(dòng)配置模塊。在實(shí)現(xiàn)幾個(gè)函數(shù)的過(guò)程中，一個(gè)算法是有效的。輸出信息包括跟蹤器的數(shù)目、相關(guān)聯(lián)的軌跡、矩陣信息、目標(biāo)距離/方向/速度等。

1）基陣數(shù)據(jù)模塊

在實(shí)際聲音中，多矩陣數(shù)據(jù)被劃分為水下的平臺(tái)和水面平臺(tái)，而水下面的平臺(tái)主要是由頭部的端柱子陣列、側(cè)陣列和拖拉線組成。

2）低門(mén)限檢測(cè)模塊

在低閾值的目標(biāo)測(cè)量模塊中，可以通過(guò)波束形成過(guò)程完成所述移動(dòng)船的圓柱排列、側(cè)排列和拉格線陣列的基組數(shù)據(jù)，并且可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測(cè)和方位估計(jì)。通過(guò)降低目標(biāo)檢測(cè)的閾值，在低閾值的條件下，獲得了許多目標(biāo)或高誤報(bào)的檢測(cè)結(jié)果，以實(shí)現(xiàn)低閾值的檢測(cè)。

3）目標(biāo)自動(dòng)跟蹤模塊

低閾值的檢測(cè)后，游船的圓柱形的目標(biāo)信息的數(shù)量的集團(tuán)，幾組和移動(dòng)幾組的自動(dòng)追蹤，追蹤模塊自動(dòng)跟蹤和多目標(biāo)函數(shù)是方位多假設(shè)跟蹤方法，獨(dú)立目標(biāo)的方位信息的數(shù)量集團(tuán)完成，這是目標(biāo)的追蹤。

4）特征提取模塊

獲得了各集團(tuán)的目標(biāo)方位信息，純方位運(yùn)動(dòng)分析單基地幾組和多基地?cái)?shù)相結(jié)合，目標(biāo)距離是被動(dòng)距離共通過(guò)復(fù)數(shù)的多維參數(shù)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(biāo)是基于音頻陣列獲取多維參數(shù)的信息，追蹤獨(dú)立，追蹤在標(biāo)題的ral的融合，追蹤所有水平的融合跟蹤和戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)的追蹤。水平目標(biāo)跟蹤是單個(gè)陣列信號(hào)處理的結(jié)果，并且水平目標(biāo)跟蹤的融合是通過(guò)所有陣列軌跡跟蹤相同目標(biāo)的結(jié)果。戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)的軌道隨著一個(gè)或多個(gè)離散的ct軌道而融合。tt軌道被設(shè)置在第一ct軌道上。當(dāng)連續(xù)的ct軌道被支撐時(shí)，tt的軌跡發(fā)生器能夠預(yù)測(cè)長(zhǎng)期的融合，并且可以連續(xù)地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)軌跡。當(dāng)ct軌道再次被tt暫停時(shí)，所預(yù)測(cè)的tt的軌道不對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的tt軌道，而更換新的ct。所有的tt的軌道都有標(biāo)記的號(hào)碼，它可以人為現(xiàn)在的ct軌道打開(kāi)一個(gè)新tt的軌道。改變ct和tt之間的匹配關(guān)系，并且刪除當(dāng)前的tt跟蹤。

6）綜合態(tài)勢(shì)生成與顯示模塊

在自動(dòng)跟蹤和融合功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤和融合系統(tǒng)時(shí)，發(fā)生了全面的追蹤。一般的輪廓的顯示方法分為目標(biāo)的監(jiān)視顯示和目標(biāo)的全景顯示。

4.3 應(yīng)用效果

該系統(tǒng)提供多個(gè)合成圖像以實(shí)現(xiàn)與多個(gè)目標(biāo)跟蹤相關(guān)和輸出跟蹤相關(guān)的結(jié)果。通過(guò)模擬和演示系統(tǒng)的驗(yàn)證，可以自動(dòng)檢測(cè)出輸出的跟蹤融合。其中，這幾年隨著科技的不斷進(jìn)步，聲納探測(cè)技術(shù)已經(jīng)成為了很重要的探測(cè)技術(shù)，被用于海洋探測(cè)當(dāng)中，針對(duì)于現(xiàn)在的海洋監(jiān)測(cè)環(huán)境來(lái)講，對(duì)其需要探測(cè)的距離和定位都有著很高的要求。這就要求我們?cè)诼暭{探測(cè)技術(shù)上有著更近一步的研究，從而對(duì)聲納探測(cè)技術(shù)進(jìn)行提高，根據(jù)上文可以看出，傳統(tǒng)的聲納系統(tǒng)具有獨(dú)立性的特征，這時(shí)就可以使用多基陣的方法結(jié)合數(shù)據(jù)融合對(duì)跟蹤的數(shù)據(jù)目標(biāo)作以處理，這樣很大程度上提高了聲納系統(tǒng)的性能，而且還可以幫助傳統(tǒng)聲納系統(tǒng)完成很多之前不可能完成的任務(wù)?？墒牵瑢?duì)于多基陣的使用加大了聲納數(shù)據(jù)量處理的任務(wù)量，讓整個(gè)數(shù)據(jù)處理變得很困難。所以，我們要不斷的研發(fā)有關(guān)于聲納系統(tǒng)數(shù)據(jù)的融合技術(shù)，充分的利用多基陣信息的方式。

5.結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)文章可看出，在水中最好的探測(cè)系統(tǒng)就是聲納探測(cè)系統(tǒng)，聲納探測(cè)系統(tǒng)主要作用于海洋探測(cè)。從目前是這樣狀況可以看出，在海洋中運(yùn)用的聲納系統(tǒng)還有很多的方面需要提高，例如，定位準(zhǔn)確度，作用的距離等。在很久以前的聲納系統(tǒng)中，聲納系統(tǒng)具有很強(qiáng)的獨(dú)立性，各功能之間不能融合，但是現(xiàn)在我國(guó)在聲納系統(tǒng)上有了很大的提高，其中最重要的是可以用多基陣把數(shù)據(jù)作以融合，這樣很大程度的提高了聲納系統(tǒng)的功能性，而且還可以完成單獨(dú)聲納無(wú)法完成的任務(wù)，與此同時(shí)，對(duì)于多陣的使用，嚴(yán)重的增大了分析數(shù)據(jù)的壓力，所以，利用好多基陣信息的融合，可以更加有利于開(kāi)發(fā)出來(lái)更多的聲納融合技術(shù)。