一种水下定位跟踪方法、装置及可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水下定位跟踪方法、装置及可读存储介质，所述方法包括：基于当前时刻获取的阵列数据进行目标定位；根据定位结果对目标运动轨迹进行预估；通过预设的匹配算法对预估获得的轨迹信息与在先的目标轨迹进行匹配；根据匹配结果对目标跟踪轨迹进行更新，本发明专利技术通过预设的匹配算法对预估获得的轨迹信息与在先的目标轨迹进行匹配，并根据匹配结果对目标跟踪轨迹进行更新，能够实现高背景噪声下的水下多个运动小目标的连续跟踪。

【技术实现步骤摘要】
一种水下定位跟踪方法、装置及可读存储介质
本专利技术涉及定位
，尤其涉及一种水下定位跟踪方法、装置及可读存储介质。
技术介绍
针对水下小目标(蛙人等)的浅海入侵、港口渗透侦察等威胁，近岸水域水下安全防御措施需不断加强完善，急需一种对水下小目标进行定位和跟踪的方法，能够对目标进行精确定位、连续跟踪。现有的一些跟踪方法主要针对舰船、水下无人航行器等目标方位航迹的检测与跟踪(CN201910595413.1)；且大多目标跟踪算法属于图像处理与目标跟踪领域，采用模糊划分建立目标的色度模糊直方图，实现图像中运动目标跟踪(CN201810216108.2)。现有的图像处理跟踪方法不能直接用于水下小目标位置轨迹的跟踪。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种水下定位跟踪方法、装置及可读存储介质，用以获取被跟踪目标的具体位置信息。第一方面，本专利技术实施例提供一种定位跟踪方法，所述方法包括：基于当前时刻获取的阵列数据进行目标定位；根据定位结果对目标运动轨迹进行预估；通过预设的匹配算法对预估获得的轨迹信息与在先的目标轨迹进行匹配；根据匹配结果对目标跟踪轨迹进行更新。可选的，基于当前时刻获取的阵列数据进行目标定位，包括：对当前时刻获取的阵列数据对应的协方差矩阵进行近场聚焦波束形成以获得目标空间谱图；通过阈值检测对所述目标空间谱图进行判断以获得当前获取的阵列数据的观测值。可选的，根据定位结果对目标运动轨迹进行预估，包括：>根据当前获取的阵列数据的观测值和上一时刻的位置参数通过预设预测算法确定当前时刻的最优目标位置。可选的，根据定位结果对目标运动轨迹进行预估之后，所述方法还包括：根据所述预测算法确定下一时刻目标的位置参数；其中，所述位置参数包括位置估计值和误差。可选的，通过预设的匹配算法对预估获得的轨迹信息与前一时刻的目标轨迹进行匹配，包括：将当前时刻的最优目标位置与在先的目标轨迹进行匹配获得最优匹配结果。可选的，将当前时刻的最优目标位置与前一时刻的目标轨迹进行匹配获得最优匹配结果，包括：在在先的目标轨迹与当前时刻的最优目标位置之间的距离在预设阈值内的情况下，判定当前时刻的最优目标位置与在先的目标轨迹匹配。可选的，根据匹配结果对目标跟踪轨迹进行更新，包括：将当前时刻的最优目标位置更新到对应的在先目标轨迹上。可选的，根据匹配结果对目标跟踪轨迹进行更新，还包括：将在连续最大预设不可见长度范围内未被检测到的目标轨迹删除，以及；将在连续最小预设可见长度范围内均被检测到的目标轨迹确定为新的跟踪目标。第二方面，本专利技术实施例提供一种定位跟踪装置，所述装置包括：数据处理单元，用于基于当前时刻获取的阵列数据进行目标定位；预估单元，用于根据定位结果对目标运动轨迹进行预估；匹配单元，用于通过预设的匹配算法对预估获得的轨迹信息与在先的目标轨迹进行匹配；更新单元，用于根据匹配结果对目标跟踪轨迹进行更新。第三方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的方法的步骤。本专利技术实施例通过预设的匹配算法对预估获得的轨迹信息与在先的目标轨迹进行匹，并根据匹配结果对目标跟踪轨迹进行更新，能够实现高背景噪音下的水下多个运动小目标的连续跟踪，取得了积极的技术效果。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术第一实施例流程图；图2为本专利技术第一实施例跟踪预测效果图；图3为本专利技术第一实施例试验数据目标跟踪结果；图4为本专利技术第二实施例结构示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。本专利技术第一实施例提供一种水下定位跟踪方法，如图1所示，所述方法包括：基于当前时刻获取的阵列数据进行目标定位；根据定位结果对目标运动轨迹进行预估；通过预设的匹配算法对预估获得的轨迹信息与在先的目标轨迹进行匹配；根据匹配结果对目标跟踪轨迹进行更新。本专利技术实施例通过预设的匹配算法对预估获得的轨迹信息与在先的目标轨迹进行匹配，并根据匹配结果对目标跟踪轨迹进行更新，能够实现高背景噪声下的水下多个运动小目标的连续跟踪。可选的，基于当前时刻获取的阵列数据进行目标定位，包括：对当前时刻获取的阵列数据对应的协方差矩阵进行近场聚焦波束形成以获得目标空间图谱；通过阈值检测对所述目标空间图谱进行判断以获得当前获取的阵列数据的观测值。具体的说，在本专利技术一个可选的实施例中，基于当前时刻获取的阵列数据进行目标定位，包括：对当前时刻获取的阵列数据进行近场聚焦波束形成；具体的说，本实施例中首先进行近场聚焦波束形成：对当前快拍(帧)的数据进行近场聚焦波束形成。对近场聚焦波束形成结果进行阈值检测，通过阈值检测对聚焦波束形成结果判断，得到所有可疑目标的位置，即当前快拍的目标位置观测值vtar(n)；进一步说，本实施例中采用近场聚焦波束形成对获取的阵列数据进行处理，近场聚焦波束形成是将一定几何形状排列的多元阵，按球面波扩展方法对各阵元接收到的信号进行时延或相移补偿处理，当补偿到声源位置处时，各阵元接收信号会形成同相迭加，出现“聚焦”点，聚焦峰对应的空间位置即为声源位置。将阵元数为M的阵列接收信号分为L个子段，每段为ΔT，对阵元接收数据做J点离散傅里叶变换，得到宽带信号接收模型：Xl(fj)＝A(fj)Sl(fj)+Nl(fj),l＝1,2,…,L；j＝1,2,…,J(1)式(1)中，Xl(fj)、Sl(fj)、Nl(fj)分别对应频率fj的接收数据、信号和噪声的傅里叶变换。第p个声源对应的方向向量为：A(fj)＝[a1(fj)a2(fj)…a5(fj)]T(2)采用基于幅度补偿的MVDR的近场聚焦波束形成得到阵列输出的空间谱：式(4)中，本实施例中采用阵列接收数据的协方差矩阵进行聚焦波束形成，获得目标空间谱图并进行阈值检测，通过阈值检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下定位跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：/n基于当前时刻获取的阵列数据进行目标定位；/n根据定位结果对目标运动轨迹进行预估；/n通过预设的匹配算法对预估获得的轨迹信息与在先的目标轨迹进行匹配；/n根据匹配结果对目标跟踪轨迹进行更新。/n

【技术特征摘要】
1.一种水下定位跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：
基于当前时刻获取的阵列数据进行目标定位；
根据定位结果对目标运动轨迹进行预估；
通过预设的匹配算法对预估获得的轨迹信息与在先的目标轨迹进行匹配；
根据匹配结果对目标跟踪轨迹进行更新。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于当前时刻获取的阵列数据进行目标定位，包括：
对当前时刻获取的阵列数据对应的协方差矩阵进行近场聚焦波束形成以获得目标空间谱图；
通过阈值检测对所述目标空间谱图进行判断以获得当前获取的阵列数据的观测值。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据定位结果对目标运动轨迹进行预估，包括：
根据当前获取的阵列数据的观测值和上一时刻的位置参数通过预设预测算法确定当前时刻的最优目标位置。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据定位结果对目标运动轨迹进行预估之后，所述方法还包括：
根据所述预测算法确定下一时刻目标的位置参数；
其中，所述位置参数包括位置估计值和误差。


5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，通过预设的匹配算法对预估获得的轨迹信息与前一时刻的目标轨迹进行匹配，包括：
将当前时刻的最优目标位置与在先的目标轨迹进行匹配获得最优匹配结果。

【专利技术属性】
技术研发人员：商志刚，安妍妍，杨丰茂，王成才，张博，王永皎，楚立鹏，付圣峰，杨巍，陈嘉真，何宇帆，井方才，谢佳颖，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司电子科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11