【摘要】：在實(shí)際應(yīng)用課題中,被動(dòng)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析(TMA)技術(shù)在戰(zhàn)略、水聲等領(lǐng)域上具有重要的研究意義。而傳統(tǒng)的方法往往具有較苛刻的前提條件,難于求解。因此通過結(jié)合聲特征進(jìn)行TMA能夠簡(jiǎn)易的、快速的對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行求解。本文主要研究了結(jié)合聲信息特征的運(yùn)動(dòng)參數(shù)解算方法,這種方法不需要觀測(cè)方發(fā)生機(jī)動(dòng),僅靠單觀測(cè)站就能夠被動(dòng)地對(duì)目標(biāo)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)與跟蹤。運(yùn)動(dòng)中的目標(biāo)發(fā)出的輻射噪聲的線譜中存在著多普勒(Doppler)頻移現(xiàn)象,因此在線譜信息中蘊(yùn)含有目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息,利用提取到的輻射噪聲的線譜瞬時(shí)頻率信息解算出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)對(duì)被動(dòng)跟蹤與分析具有重要的意義。本文研究了利用瞬時(shí)頻率信息與方位角信息,對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)的方法。粒子群(PSO)優(yōu)化方法是一種智能優(yōu)化方法,具有不需要復(fù)雜計(jì)算,需要調(diào)節(jié)的參數(shù)少,搜索能力突出及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),但也存在出現(xiàn)陷入早熟現(xiàn)象的情況。為了解決PSO方法具有的這些不足,本文以經(jīng)典標(biāo)準(zhǔn)PSO方法作為模板,給出了動(dòng)態(tài)參數(shù)改進(jìn)方案,推出了一種基于精英-隨機(jī)學(xué)習(xí)的PSO方法,即ERPSO方法。根據(jù)自然界生物群體的學(xué)習(xí)過程中,個(gè)體的學(xué)習(xí)方式存在的隨機(jī)性與集中性,學(xué)習(xí)模式存在的反反復(fù)復(fù)的周期性,提出了一種周期式的學(xué)習(xí)模式,并結(jié)合精英組學(xué)習(xí)方法與隨機(jī)學(xué)習(xí)方法,使優(yōu)化方法即能夠快速收斂,也保證了解算過程中解的多樣性,減少了陷入早熟現(xiàn)象的出現(xiàn)。提出了精英組學(xué)習(xí)方法(EPSO)與隨機(jī)學(xué)習(xí)方法(RPSO)。EPSO方法通過將優(yōu)秀的精英個(gè)體組成一個(gè)團(tuán)體對(duì)粒子個(gè)體進(jìn)行群體信息共享與引導(dǎo),避免了僅有最佳個(gè)體粒子作為參考時(shí)易陷于局部最優(yōu)的情況,體現(xiàn)了團(tuán)體之間的學(xué)習(xí)形式。RPSO方法中粒子除了通過自我探索獲得信息與經(jīng)驗(yàn)外,還可以通過與其他粒子進(jìn)行信息交流獲得更多信息與經(jīng)驗(yàn),體現(xiàn)了個(gè)體之間的學(xué)習(xí)形式。因?qū)W習(xí)的目標(biāo)具有隨機(jī)分布性,提升了學(xué)習(xí)過程中每個(gè)個(gè)體的多樣性。數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)分析了ERPSO方法的可行性及綜合性能。ERPSO方法能充分地運(yùn)用精英組學(xué)習(xí)方法的局部高度搜索能力與隨機(jī)學(xué)習(xí)方法的全局大范圍隨機(jī)性搜索能力的優(yōu)點(diǎn),使收斂結(jié)果更加優(yōu)異,且在單峰值與多峰值的目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化問題中均有令人滿意的性能表現(xiàn)。在論文的最后,通過數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了勻速直線運(yùn)動(dòng)模型下的TMA問題的參數(shù)估計(jì)測(cè)試,并利用無(wú)跡卡爾曼(UKF)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)位置的還原與預(yù)測(cè)。通過數(shù)值實(shí)驗(yàn),分析了測(cè)量誤差與運(yùn)動(dòng)要素對(duì)求解過程的作用。仿真結(jié)果說明了本文提出的ERPSO方法于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)要素求解方法的可行性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O427.9
【圖文】：

圖 2.2 勻速直線運(yùn)動(dòng)模型 圖 2.3 勻速直線相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)模型，移動(dòng)中的目標(biāo)與觀測(cè)方的基本相對(duì)運(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)，如圖 2.3 所示。以測(cè)方為坐標(biāo)中心相對(duì)靜止，目標(biāo)做相對(duì)的勻速線性運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的相對(duì)速度為 ，始與第 時(shí)刻相對(duì)舷角分別為 與 ，方位差為 = ，相對(duì)運(yùn)動(dòng)情形下的目航向角為 ，則根據(jù)第二章的 Doppler 頻移效應(yīng)表達(dá)式，接收到的瞬時(shí)頻率為

圖 2.2 勻速直線運(yùn)動(dòng)模型 圖 2.3 勻速直線相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)模型，移動(dòng)中的目標(biāo)與觀測(cè)方的基本相對(duì)運(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)，如圖 2.3 所示。以測(cè)方為坐標(biāo)中心相對(duì)靜止，目標(biāo)做相對(duì)的勻速線性運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的相對(duì)速度為 ，始與第 時(shí)刻相對(duì)舷角分別為 與 ，方位差為 = ，相對(duì)運(yùn)動(dòng)情形下的目航向角為 ，則根據(jù)第二章的 Doppler 頻移效應(yīng)表達(dá)式，接收到的瞬時(shí)頻率為

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本文編號(hào)：2715809