4。3 仿真对比研究算法特性 18

4。4 本章小结 34

结  论 35

致  谢 37

参 考 文 献 38

1 引言

1。1 课题研究背景及意义

   目标跟踪在当代民用和国防领域都具有很重要的地位，当下研究的重点是在复杂的周围环境和目标运动的多样性条件下的目标跟踪方法[1]。其中，就水中对象的跟踪方法而言，纯方位角目标跟踪是一种具有鲜明特点，用途十分广泛的跟踪方式[2]。因为它较低的环境、量测设备的要求，所以得到了来自不同领域的很多关注。由于科学的持续发展，反追踪技术的持续进步，复杂多样的被跟踪目标的随机性，提升水中对象的跟踪性能早已是一个十分热门的前沿科研方向，成为近些年来各国学者坚持不懈研究的方向。

    纯方位跟踪(Bearings-Only Tracking，BOT)是通过使用声呐传感器等工具检测对象大功率的引擎等所发出的声波信号的方位角信息，所拥有的通信工具、电磁设备所发出的电磁波信息，来估计当前目标的运动状态参数如位置、速度、加速度等[3]。作为被动跟踪的一种，它具有较强的隐蔽性能和抗干扰能力，较高的安全性能，因此BOT是跟踪监测体系中必不可少的分支[1]。

作为一个特别广泛的研究领域，在特定的条件下，为了完成不一样的任务，可以将其划分为两个研究方向。民用领域，在晚上或者广阔海洋内行驶的船只就可能需要运用跟踪系统来确定航线；国防领域，目标跟踪技术被大量地应用到了对敌方的监察预警中，事关国家的信息安全。可是，因为目标的检测位置较远，并且目标是任意被发现的，具有复杂性、不确定性和多变性，所以使用单一站点对水中对象进行跟踪一贯是一个包含很高的技术难度的课题，不论在理论实验和实际应用上都面临比较大的挑战[4]。由于当前我国的周边形势复杂多样，各国军事技术的保密性，我们必须自主研发目标跟踪的预警防御系统[5]。同时，水中对象的跟踪大多是采用纯方位角目标跟踪的方法，和一般的跟踪方式相比较而言，这种方式既可以克服跟踪环境的复杂多变，又有相对容易的信息采集方法，是很直接的水中目标跟踪方案。当然，虽然获得了一系列的研究成果，但是研究最重要最难的地方还是在于BOT在现实复杂的跟踪环境中的非高斯非线性的特点。总而言之，BOT的理论成果和实践应用都拥有很高的实用价值[6]。

1。2 国内外研究现状

1。2。1 国外纯方位目标跟踪算法的研究现状

1。2。2 国内纯方位目标跟踪算法的研究现状

1。3 课题研究内容

纯方位目标跟踪是一种比较典型的被动跟踪技术，是无源定位的一种，它的特点是安全性能好，能够监测到远距离的目标，能够很好的过滤外界干扰。目前纯方位目标跟踪被充分利用到了无线电检测、被动声呐定位、红外等领域。基于单站的纯方位被动目标跟踪在水下目标跟踪中应用最为广泛[22]，但单站纯方位被动跟踪有其固有的弱可观测性问题，观测器必须作有效机动，目标才是可观测的。利用分布在水面的多个被动测角声呐传感器，组成传感器阵列，测量出目标相对观测传感器的位置和速度信息，进而实现对纯方位目标的被动跟踪。这样不仅可以摆脱可观测性问题，同时也可提高目标跟踪精度。

本课题主要研究的是利用传感器阵列对匀速直线运动的单个目标进行纯方位跟踪，首先要研究的是基于纯方位的目标运动模型，得出其状态方程和观测方程。在对UKF进行研究之后，根据基于水面分布的声呐传感器阵列，利用声呐传感器的测角信息，实现对水下目标的纯方位被动跟踪。