三维运动声阵列跟踪理论与技术

三维运动声阵列跟踪理论与技术
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作者: ,
2021-02
版次: 1
ISBN: 9787118122237
定价: 98.00
装帧: 其他
开本: 16开
纸张: 胶版纸
分类: 工程技术
  • 随着战争环境的日益复杂,传统的探测系统(如雷达、红外等)受到越来越多的威胁,被动声跟踪技术以其隐蔽性强、不易受到攻击、适用性广等优点越来越受到人们的重视。本书以智能反坦克子弹药(brainpower antitank submunition,简称 BAT)为应用背景,开展了三维运动声阵列对典型二维声目标跟踪理论研究,研究的主要内容包括:三维运动声阵列跟踪系统动态模型研究、跟踪系统*观测布局研究、观测信号预处理技术研究、跟踪滤波算法研究以及三维运动声阵列对双点声源角跟踪指向性能研究。 刘亚雷,男,中国人民武装警察部队海警学院机电管理系副教授,研究方向兵器科学与技术、机动目标识别、定位及跟踪技术、多传感器信息融合技术,获得过多次嘉奖。 第1章  绪论 

    1.1  引言 

    1.2  声阵列探测系统应用 

    1.2.1  BAT声探测系统发展现状 

    1.2.2  智能地雷探测系统应用 

    1.3  声探测技术综述 

    1.3.1  声阵列技术综述 

    1.3.2  运动声阵列技术综述 

    1.3.3  被动声识别技术综述 

    1.3.4  被动声定位技术综述 

    1.3.5  被动声跟踪技术综述 

    1.4  本书目标及关键问题 

    1.4.1  研究目标 

    1.4.2  关键问题 

    1.5  本书概貌及主要成果 

    1.5.1  本书概貌 

    1.5.2  主要成果 

    第2章  三维运动声阵列跟踪系统动态模型 

    2.1  典型二维声目标声信号产生机理及特性分析 

    2.1.1  噪声信号的分类 

    2.1.2  坦克、履带式装甲车信号产生机理及特性 

    2.1.3  汽车噪声信号产生机理及特性 

    2.1.4  二维声目标声源模型简化 

    2.2  声信号传播模型 

    2.2.1  声信号折射、反射及其修正 

    2.2.2  声速线性化模型 

    2.2.3  声信号在空气中的衰减 

    2.2.4  声信号的多普勒效应 

    2.3  基于频谱一致性数据融合的多传声器综合支持度 

    2.3.1  一致性数据融合算法 

    2.3.2  采用对称距离函数的一致性算法 

    2.3.3  多传声器频谱一致性综合支持度算法 

    2.3.4  算法验证 

    2.4  信号预处理 

    2.4.1  信号“数学再采样” 

    2.4.2  原始信号野点剔除和消除趋势项 

    2.5  跟踪系统动态模型 

    2.5.1  模型假设 

    2.5.2  跟踪系统动态模型 

    2.5.3  模型参数分析 

    2.5.4  弹载高度测量及记录装置 

    2.6  小结 

    第3章  三维运动声阵列跟踪测量系统最佳布局 

    3.1  三维运动声阵列系统测量的最佳布局 

    3.1.1  坐标解算 

    3.1.2  精度分析 

    3.1.3  见测最优布局分析 

    3.2  静态定向试验研究 

    3.2.1  试验设计 

    3.2.2  计算系数矩阵 

    3.2.3  方位角计算及分析 

    3.3  zlJ、结 

    第4章  三维运动声阵列观测信号预处理技术 

    4.1  干扰信号对观测信号的影响分析 

    4.1.1  枪炮噪声信号对观测信号的影响 

    4.1.2  风雨噪声信号对观测信号的影响 

    4.2  正交小波多尺度阵列观测信息融合预处理算法 

    4.2.1  小波变换基本理论 

    4.2.2  正交小波多尺度分析 

    4.2.3  阵列观测信号融合方式 

    4.2.4  阵列观测信号融合预处理算法 

    4.3  观测信号分析 

    4.3.1  试验仪器声传感器的布置结构 

    4.3.2  静态观测信号预处理 

    4.3.3  动态观测信号预处理 

    4.4  基于“当前”平均改变能量的机动检测算法 

    4.4.1  “当前”平均改变能量 

    4.4.2  性质及证明 

    4.4.3  “当前”平均改变能量机动检测准则 

    4.5  基于EMD的阵列观测信号预处理算法 

    4.5.1  EMD理论 

    4.5.2  EMD的边界效应处理 

    4.5.3  EMD信号预处理算法 

    4.5.4  阵列观测声信号分析 

    4.6  声信号预处理软件设计 

    4.7  小结 

    第5章  三维运动声阵列跟踪滤波算法 

    5.1  高斯、线性跟踪系统滤波算法研究 

    5.1.1  卡尔曼滤波与预测 

    5.1.2  基于多尺度贯序式卡尔曼滤波的运动声阵列跟踪算法 

    5.1.3  运动阵列对声目标CACEMD-VDAKF跟踪算法 

    5.2  高斯、非线性跟踪系统滤波算法研究 

    5.2.1  推广卡尔曼滤波(EKF)与预测 

    5.2.2  运动声阵列自适应交互多模型无迹粒子滤波(AIMMUPF-MR) 

      5.3  确定性核粒子群粒子滤波跟踪算法及其CRLB推导 

    5.3.1  有色噪声下运动声阵列跟踪系统动态模型 

    5.3.2  确定性核粒子群的粒子滤波算法(DCPS-PF) 

        5.3.3  DCPS-PF算法的CRLB推导 

    5.4  小结 

    第6章  二维有限机动目标的跟踪 

    6.1  角跟踪问题描述 

    6.1.1  BOT可观测性的几何分析法 

    6.1.2  BOT可观测性的代数方程分析法 

    6.1.3  BOT可观测性的线性系统分析法 

    6.1.4  线性系统可观测性理论 

    6.2  BAT目标运动简化模型 

    6.3  BAI子弹药跟踪算法 

    6.3.1  对静止目标或相对速度较慢的目标跟踪算法 

    6.3.2  对匀速运动目标的跟踪 

    6.3.3  对匀加速运动目标的跟踪 

    6.3.4  对更高阶加速度目标的跟踪 

    6.3.5  目标轨迹估计的修正与准确度 

    6.3.6  目标机动检测与机动识别 

    6.3.7  已知初始高度的算法 

    6.4  BAT对二维机动目标跟踪问题仿真研究 

    6.5  小结 

    第7章  三维运动声阵列对双点声源角跟踪指向性能 

    7.1  多点声源干扰原理 

    7.2  角跟踪指向性能数学模型 

    7.3  运动声阵列角跟踪指向抗干扰性能分析 

    7.4  运动声阵列角跟踪抗点声源干扰评价指标模型 

    7.5  小结 

    第8章  结束语 

    8.1  完成的主要研究内容 

    8.2  主要创新点 

    8.3  尚待进一步研究内容 

    参考文献
  • 内容简介:
    随着战争环境的日益复杂,传统的探测系统(如雷达、红外等)受到越来越多的威胁,被动声跟踪技术以其隐蔽性强、不易受到攻击、适用性广等优点越来越受到人们的重视。本书以智能反坦克子弹药(brainpower antitank submunition,简称 BAT)为应用背景,开展了三维运动声阵列对典型二维声目标跟踪理论研究,研究的主要内容包括:三维运动声阵列跟踪系统动态模型研究、跟踪系统*观测布局研究、观测信号预处理技术研究、跟踪滤波算法研究以及三维运动声阵列对双点声源角跟踪指向性能研究。
  • 作者简介:
    刘亚雷,男,中国人民武装警察部队海警学院机电管理系副教授,研究方向兵器科学与技术、机动目标识别、定位及跟踪技术、多传感器信息融合技术,获得过多次嘉奖。
  • 目录:
    第1章  绪论 

    1.1  引言 

    1.2  声阵列探测系统应用 

    1.2.1  BAT声探测系统发展现状 

    1.2.2  智能地雷探测系统应用 

    1.3  声探测技术综述 

    1.3.1  声阵列技术综述 

    1.3.2  运动声阵列技术综述 

    1.3.3  被动声识别技术综述 

    1.3.4  被动声定位技术综述 

    1.3.5  被动声跟踪技术综述 

    1.4  本书目标及关键问题 

    1.4.1  研究目标 

    1.4.2  关键问题 

    1.5  本书概貌及主要成果 

    1.5.1  本书概貌 

    1.5.2  主要成果 

    第2章  三维运动声阵列跟踪系统动态模型 

    2.1  典型二维声目标声信号产生机理及特性分析 

    2.1.1  噪声信号的分类 

    2.1.2  坦克、履带式装甲车信号产生机理及特性 

    2.1.3  汽车噪声信号产生机理及特性 

    2.1.4  二维声目标声源模型简化 

    2.2  声信号传播模型 

    2.2.1  声信号折射、反射及其修正 

    2.2.2  声速线性化模型 

    2.2.3  声信号在空气中的衰减 

    2.2.4  声信号的多普勒效应 

    2.3  基于频谱一致性数据融合的多传声器综合支持度 

    2.3.1  一致性数据融合算法 

    2.3.2  采用对称距离函数的一致性算法 

    2.3.3  多传声器频谱一致性综合支持度算法 

    2.3.4  算法验证 

    2.4  信号预处理 

    2.4.1  信号“数学再采样” 

    2.4.2  原始信号野点剔除和消除趋势项 

    2.5  跟踪系统动态模型 

    2.5.1  模型假设 

    2.5.2  跟踪系统动态模型 

    2.5.3  模型参数分析 

    2.5.4  弹载高度测量及记录装置 

    2.6  小结 

    第3章  三维运动声阵列跟踪测量系统最佳布局 

    3.1  三维运动声阵列系统测量的最佳布局 

    3.1.1  坐标解算 

    3.1.2  精度分析 

    3.1.3  见测最优布局分析 

    3.2  静态定向试验研究 

    3.2.1  试验设计 

    3.2.2  计算系数矩阵 

    3.2.3  方位角计算及分析 

    3.3  zlJ、结 

    第4章  三维运动声阵列观测信号预处理技术 

    4.1  干扰信号对观测信号的影响分析 

    4.1.1  枪炮噪声信号对观测信号的影响 

    4.1.2  风雨噪声信号对观测信号的影响 

    4.2  正交小波多尺度阵列观测信息融合预处理算法 

    4.2.1  小波变换基本理论 

    4.2.2  正交小波多尺度分析 

    4.2.3  阵列观测信号融合方式 

    4.2.4  阵列观测信号融合预处理算法 

    4.3  观测信号分析 

    4.3.1  试验仪器声传感器的布置结构 

    4.3.2  静态观测信号预处理 

    4.3.3  动态观测信号预处理 

    4.4  基于“当前”平均改变能量的机动检测算法 

    4.4.1  “当前”平均改变能量 

    4.4.2  性质及证明 

    4.4.3  “当前”平均改变能量机动检测准则 

    4.5  基于EMD的阵列观测信号预处理算法 

    4.5.1  EMD理论 

    4.5.2  EMD的边界效应处理 

    4.5.3  EMD信号预处理算法 

    4.5.4  阵列观测声信号分析 

    4.6  声信号预处理软件设计 

    4.7  小结 

    第5章  三维运动声阵列跟踪滤波算法 

    5.1  高斯、线性跟踪系统滤波算法研究 

    5.1.1  卡尔曼滤波与预测 

    5.1.2  基于多尺度贯序式卡尔曼滤波的运动声阵列跟踪算法 

    5.1.3  运动阵列对声目标CACEMD-VDAKF跟踪算法 

    5.2  高斯、非线性跟踪系统滤波算法研究 

    5.2.1  推广卡尔曼滤波(EKF)与预测 

    5.2.2  运动声阵列自适应交互多模型无迹粒子滤波(AIMMUPF-MR) 

      5.3  确定性核粒子群粒子滤波跟踪算法及其CRLB推导 

    5.3.1  有色噪声下运动声阵列跟踪系统动态模型 

    5.3.2  确定性核粒子群的粒子滤波算法(DCPS-PF) 

        5.3.3  DCPS-PF算法的CRLB推导 

    5.4  小结 

    第6章  二维有限机动目标的跟踪 

    6.1  角跟踪问题描述 

    6.1.1  BOT可观测性的几何分析法 

    6.1.2  BOT可观测性的代数方程分析法 

    6.1.3  BOT可观测性的线性系统分析法 

    6.1.4  线性系统可观测性理论 

    6.2  BAT目标运动简化模型 

    6.3  BAI子弹药跟踪算法 

    6.3.1  对静止目标或相对速度较慢的目标跟踪算法 

    6.3.2  对匀速运动目标的跟踪 

    6.3.3  对匀加速运动目标的跟踪 

    6.3.4  对更高阶加速度目标的跟踪 

    6.3.5  目标轨迹估计的修正与准确度 

    6.3.6  目标机动检测与机动识别 

    6.3.7  已知初始高度的算法 

    6.4  BAT对二维机动目标跟踪问题仿真研究 

    6.5  小结 

    第7章  三维运动声阵列对双点声源角跟踪指向性能 

    7.1  多点声源干扰原理 

    7.2  角跟踪指向性能数学模型 

    7.3  运动声阵列角跟踪指向抗干扰性能分析 

    7.4  运动声阵列角跟踪抗点声源干扰评价指标模型 

    7.5  小结 

    第8章  结束语 

    8.1  完成的主要研究内容 

    8.2  主要创新点 

    8.3  尚待进一步研究内容 

    参考文献
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