一种基于Simulink的主动声纳拖曳阵目标检测跟踪方法技术

本发明专利技术涉及一种基于Simulink的主动声纳拖曳阵目标检测跟踪方法，本发明专利技术将跟踪结果引入到检测过程中，通过局部峰值检测法提高了目标的检测效率和精度。在处理框架运行之前，用户可以根据实际情况修改参数配置界面上的处理参数，除此之外，用户可根据自己发现的问题修改某些算法模块，因此，本发明专利技术具有较高的科学研究价值。在多传感器仿真场景中利用数据并行和任务并行方法，解决了数据量大导致的处理实时性问题，提高了处理速度。提高了处理速度。提高了处理速度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Simulink的主动声纳拖曳阵目标检测跟踪方法


[0001]本专利技术涉及声纳检测
，尤其涉及一种基于Simulink的主动声纳拖曳阵目标检测跟踪方法。

技术介绍

[0002]在传统的主动声纳信号处理跟踪方法中，每一帧的检测结果只依赖于当前帧目标回波数据(目标的方位距离图)，即先检测后跟踪。在检测的过程中未充分利用上一帧跟踪目标的状态信息，当目标的方位距离数据量很大时，会导致检测效率较低，并且在低信噪比下，检测误差会增大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于Simulink的主动声纳拖曳阵目标检测跟踪方法，以解决上述
技术介绍
中遇到的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种基于Simulink的主动声纳拖曳阵目标检测跟踪方法，包括以下方法：
[0006]第一步：利用Simulink中的matlab function模块搭建信号仿真及信号处理参数配置模块；
[0007]第二步：读取本地阵元域仿真数据或生成阵元域仿真数据，对每个阵元接收信号做FFT，得到阵元接收的谱线数据；
[0008]第三步：利用频域波束形成模块，接收阵元域谱线数据，并输出波束域谱线数据；
[0009]第四步：根据信号仿真参数构造副本信号，利用副本信号实现对波束域谱线数据的匹配滤波处理得到波束域频域匹配处理数据；
[0010]第五步：再经过IFFT操作得到方位距离数据矩阵，利用距离方位信息检测模块，结合前一帧目标跟踪数据通过局部峰值检测法从方位距离数据矩阵中检测目标方位距离信息；
[0011]第六步：检测的数据送到检测数据积累模块，积累的检测数据输入到卡尔曼滤波模块实现目标的跟踪滤波功能，最终将数据发送至声纳信号显示设备。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术将跟踪结果引入到检测过程中，通过局部峰值检测法提高了目标的检测效率和精度。在处理框架运行之前，用户可以根据实际情况修改参数配置界面上的处理参数，除此之外，用户可根据自己发现的问题修改某些算法模块，因此，本专利技术具有较高的科学研究价值。在多传感器仿真场景中利用数据并行和任务并行方法，解决了数据量大导致的处理实时性问题，提高了处理速度。
附图说明
[0013]参照附图来说明本专利技术的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本专利技术的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
[0014]图1为本专利技术主动声纳拖曳阵目标检测跟踪方法的流程框架图；
[0015]图2为本专利技术主动声纳信号处理框架的循环处理流程图；
[0016]图3为本专利技术中并行计算方法的流程示意图；
[0017]图4为本专利技术一实施例中主动声纳拖曳阵目标检测跟踪显示设备的方位距离图；
[0018]图5为本专利技术一实施例中目标的当前跟踪数据；
[0019]图6为本专利技术一实施例中跟踪目标的回波信号；
[0020]图7为本专利技术中匹配滤波模块子模块搭建框图。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示本专利技术有关的构成。
[0022]根据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方案的限定或限制。
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。
[0024]如图1所示，一种基于Simulink的主动声纳拖曳阵目标检测跟踪方法，包括以下方法：
[0025]第一步：利用Simulink中的matlab function模块搭建信号仿真及信号处理参数配置模块。
[0026]主动仿真信号以线性调频信号LFM为例：
[0027]①
用户配置的参数有：载波、带宽、脉宽、采样率、传感器速度、目标速度、阵元数、波束数、预成波束覆盖范围、计数器初始化；
[0028]②
点击Simulink操作平台上的Tools菜单，弹出Simulink工具库，在搜索框内输入matlab function后点击回车，拖入matlab function模块到.slx文件；
[0029]③
双击matlab function模块，编写M函数；
[0030]④
点击Edit data,打开matlab function的Block parameter对话框可以设置模块的输入、输出和参数。因为这里是写一个参数配置模块，所以用户界面输入的数据都是以参数形式传递到参数配置模块中的M函数；
[0031]⑤
在M函数内部通过assignin函数将界面传递到M函数中的参数存放到matlab工作区。
[0032]在本方法中还设置有主动处理框架循环机制，可以实现多帧仿真数据的循环处理功能，这一主动循环处理功能是在信号仿真模块内部实现的。主动处理框架循环机制，需要用到计数器，因此在第一步的参数配置中需要给计数器设置一个初始值，但计数器的循环计数过程是在信号仿真模块内部实现的，通过计数器循环计数操作可以实现框架循环处理次数的计算。
[0033]请参阅图2，所述主动处理框架循环机制，包括以下步骤：
[0034]①
借助Simulink模型中Configuration Parameters里的仿真时间和仿真步长完
成主动处理框架的最大循环次数设置；
[0035]②
同时在本方法流程中设计了一个计数器、框架每循环处理一次，计数器加一，当计数器的数值大于参数配置中设置的主动信号处理方法流程循环次数时，主动处理方法流程将停止工作；
[0036]③
当计数器的数值达到设定值后启动stop simulation模块，终止simulation运行。
[0037]具体的，根据实际框架需要循环处理的次数，设置Simulink模型中Configuration Parameters中Solver页里的仿真时间和步长参数。在主动声纳处理框架中设计了一个计数器变量，因此在框架启动之前，通过参数配置模块实现计数器变量的值初始化为0的功能。在主动框架每运行一次，框架中的计数器变量值便会加一，当计数器变量的值大于Simulink模型中Configuration Parameters里设置的仿真时间，便会启动主动处理框架中的Stop Simulation模块。当Stop Simulation模块运行结束后，整个主动声纳处理框架便会彻底终止工作。
[0038]第二步：根据第一步中设置的仿真参数实现读取本地阵元域仿真数据或生成阵元域仿真数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Simulink的主动声纳拖曳阵目标检测跟踪方法，其特征在于，包括以下方法：第一步：利用Simulink搭建信号仿真及信号处理参数配置模块；第二步：读取本地阵元域仿真数据或生成阵元域仿真数据，对每个阵元接收信号做FFT，得到阵元接收的谱线数据；第三步：利用频域波束形成模块，接收阵元域谱线数据，并输出波束域谱线数据；第四步：根据信号仿真参数构造副本信号，利用副本信号实现对波束域谱线数据的匹配滤波处理得到波束域频域匹配处理数据；第五步：再经过IFFT操作得到方位距离数据矩阵，利用距离方位信息检测模块，结合前一帧目标跟踪数据通过局部峰值检测法从方位距离数据矩阵中检测目标方位距离信息；第六步：检测的数据送到检测数据积累模块，积累的检测数据输入到卡尔曼滤波模块实现目标的跟踪滤波功能，最终将数据发送至声纳信号显示设备。2.根据权利要求1所述的一种基于Simulink的主动声纳拖曳阵目标检测跟踪方法，其特征在于：在本方法中还设置有主动处理框架循环机制。3.根据权利要求2所述的一种基于Simulink的主动声纳拖曳阵目标检测跟踪方法，其特征在于：所述主动处理框架循环机制，包括以下步骤：
①
借助Simulink模型的仿真时间和仿真步长完成主动处理框架的最大循环次数设置；
②
同时在本方法流程中设计了一个计数器、框架每循环处理一次，计数器加一，当计数器的数值大于参数配置中设置的主动信号处理方法流程循环次数时，主动处理方法流程将停止工作；
③
当计数器的数值达到设定值后启动stop simulation模块，终止simulation运行。4.根据权利要求1所述的一种基于Simulink的主动声纳拖曳阵目标检测跟踪方法，其特征在于：在本方法中还设置有并行计算方法。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆桦，
申请(专利权)人：北京中安智能信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：