DOA估计与目标跟踪

论文摘要

波达方向估计和目标跟踪是水声信号处理的一个重要研究方向。本文重点研究了水声信号的波束形成、水下目标的波达方向估计(DOA)和基于动态规划的目标跟踪。主要内容有:(1)讨论了波束形成和波达方向估计(DOA)的基本原理。建立了阵列信号模型,讨论了常规波束形成算法和最小方差无畸变响应波束形成方法;针对常规波束形成算法存在的问题,研究了一种优化的波束形成算法;仿真分析比较了低信噪比下三种方法的DOA估计性能。(2)研究了基于动态规划的单目标跟踪。讨论了基本的动态规划法的基本原理和实现方法;针对水下目标跟踪,建立了系统的状态模型和量测模型,讨论算法参数对跟踪性能的影响,针对算法存在的能量扩散问题,研究提出了基于自适应状态转移数的跟踪算法;研究了基于指数平滑预测的目标跟踪方法;研究提出了改进的三帧值函数累积跟踪算法,提高了跟踪性能;针对目标突然出现和消失的情况,研究了基于动态门限的航迹回溯算法。仿真了分析上述算法的性能。(3)研究了基于动态规划的多目标跟踪。讨论了基于动态规划的多目标跟踪方法原理;讨论了基于极值法和剔除法的多目标跟踪方法,研究提出了基于最小二乘预测的多目标跟踪方法,有效实现了邻近目标和交叉目标的跟踪;仿真分析了上述算法的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 研究历史及现状
•     1.2.1 DOA估计研究历史与现状
•     1.2.2 检测前跟踪算法研究历史与现状
•   1.3 本文主要工作及内容安排
• 第二章 DOA估计理论基础
•   2.1 阵列信号数学模型
•     2.1.1 窄带和宽带信号模型
•   2.2 阵列信号模型
•   2.3 基本的DOA估计算法
•     2.3.1 阵列方向图
•     2.3.2 常规波束形成算法（CBF）
•     2.3.3 最小方差无畸变波束形成算法（MVDR）
•     2.3.4 基于重置协方差矩阵的波束形成优化方法（RMDBF）
•   2.4 仿真实验
•   2.5 本章小结
• 第三章 单目标跟踪方法
•   3.1 动态规划算法基本原理
•     3.1.1 动态规划基本概念
•     3.1.2 动态规划的数学表示
•   3.2 基于动态规划的目标方位跟踪
•     3.2.1 目标状态方程
•     3.2.2 目标测量模型
•     3.2.3 基于动态规划的目标方位跟踪原理
•     3.2.4 目标检测跟踪算法步骤
•     3.2.5 参数分析和性能指标
•     3.2.6仿真实验
•   3.3 基于自适应状态转移数的DP-TBD算法
•     3.3.1 算法原理
•     3.3.2 仿真实验
•   3.4 基于航迹预测加权的DP-TBD算法
•     3.4.1 算法原理
•     3.4.2 仿真分析
•   3.5 改进的三帧数据累积值函数DP-TBD算法
•     3.5.1 算法原理
•     3.5.2 仿真分析
•   3.6 动态门限遍历状态回溯的DP-TBD算法
•     3.6.1 算法原理
•     3.6.2 仿真分析
•   3.7 本章小结
• 第四章 多目标跟踪方法
•   4.1 多目标DP-TBD算法原理
•     4.1.1 目标状态方程和测量模型
•     4.1.2 多目标检测与跟踪难点分析
•   4.2 基于极值法的多目标跟踪
•     4.2.1 极值法算法原理
•     4.2.2 算法步骤
•     4.2.3 仿真实验
•   4.3 临近目标的检测与跟踪
•     4.3.1 算法原理
•     4.3.2 算法步骤
•     4.3.3 仿真实验
•   4.4 航迹交叉的目标跟踪方法
•     4.4.1 算法原理
•     4.4.2 算法步骤
•     4.4.3 仿真分析
•   4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 全文总结
•   5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陶秀睿

导师: 毛卫宁

关键词: 弱目标,目标跟踪,动态规划

来源: 东南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,物理学,工业通用技术及设备

单位: 东南大学

分类号: O221.3;TB56

DOI: 10.27014/d.cnki.gdnau.2019.003437

总页数: 64

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