低检测置信度下轻量化水下多目标跟踪算法

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作者 张文凯 余敏 +3 位作者 刘浩煜 叶颢 冯琳琳 汤奇荣 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第6期128-133,共6页

水下声呐图像存在背景噪声严重等问题,导致水下分类器输出大量检测低置信度对象。而现有的水下多目标跟踪框架大多简单排除低置信度目标,导致跟踪轨迹中断。本文提出一种低检测置信度下水下多目标跟踪算法YOLO-Fair MOT;引入多通道随机... 水下声呐图像存在背景噪声严重等问题,导致水下分类器输出大量检测低置信度对象。而现有的水下多目标跟踪框架大多简单排除低置信度目标,导致跟踪轨迹中断。本文提出一种低检测置信度下水下多目标跟踪算法YOLO-Fair MOT;引入多通道随机混合注意力模块,抑制背景噪声的影响;采用深度可分离卷积降低模型复杂性,提升跟踪过程的整体速度;结合低置信度数据匹配算法与广义交并比匹配算法,改善跟踪轨迹的中断问题。实验结果表明,YOLO-Fair MOT算法具有更好的跟踪准确度、跟踪精确度、轨迹保持性以及检测速度。 展开更多

关键词 水下多目标跟踪 前视声呐图像 轻量化 YOLOv5 Fair MOT

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基于层次分析法的水下多目标威胁评估模型 被引量：18

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作者 王百合 黄建国 张群飞 《舰船科学技术》 北大核心 2006年第6期75-77,共3页

由于海洋环境的复杂性和水声信道的特殊性,水下多目标威胁评估一直是水声信号处理领域的难题。目标威胁评估是目标分配的重要依据,是区分目标的轻重缓急,为多目标攻击决策提供依据的保证。本文基于某型鱼雷,对影响水下多目标威胁评估的... 由于海洋环境的复杂性和水声信道的特殊性,水下多目标威胁评估一直是水声信号处理领域的难题。目标威胁评估是目标分配的重要依据,是区分目标的轻重缓急,为多目标攻击决策提供依据的保证。本文基于某型鱼雷,对影响水下多目标威胁评估的各种因素进行了分析,提出了基于层次分析方法的水下多目标威胁评估模型,并通过实例演示了评估的过程。该方法有效地解决了水下多目标威胁评估和排序问题,并提高了鱼雷的作战效能。 展开更多

关键词 层次分析法 水下多目标 威胁评估

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基于GA的编队水下多目标防御火力分配研究 被引量：3

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作者 沈治河 宋保维 唐剑锋 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第17期4547-4549,4554,共4页

结合舰艇编队对鱼雷防御作战的特点,建立了舰艇编队水下多目标防御火力优化分配模型。为了获得全局最优解,将遗传算法(GA)用于水下多目标防御火力分配优化研究中,给出了基于遗传算法的模型求解方法和步骤。经过实例分析与计算机MATLAB... 结合舰艇编队对鱼雷防御作战的特点,建立了舰艇编队水下多目标防御火力优化分配模型。为了获得全局最优解,将遗传算法(GA)用于水下多目标防御火力分配优化研究中,给出了基于遗传算法的模型求解方法和步骤。经过实例分析与计算机MATLAB仿真实现,得出编队抗击水下多目标的最优策略,取得了良好的目标分配效果,可为舰艇编队对水下多目标防御作战指挥自动化决策提供科学的参考。 展开更多

关键词 舰艇编队 遗传算法 水下多目标防御 火力分配 鱼雷威胁

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采用峰值平均功率比的低信噪比水下多目标检测方法 被引量：2

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作者 王静 黄建国 侯云山 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期124-129,共6页

针对信息论准则多目标检测方法在低信噪比水下应用环境中不能正确检测目标源个数的问题,提出了基于峰值平均功率比(PAR)的多目标检测方法(PARTC).该方法首先使用相关矩阵特征向量对水下基阵接收数据加权计算阵列加权输出数据,然后计算... 针对信息论准则多目标检测方法在低信噪比水下应用环境中不能正确检测目标源个数的问题,提出了基于峰值平均功率比(PAR)的多目标检测方法(PARTC).该方法首先使用相关矩阵特征向量对水下基阵接收数据加权计算阵列加权输出数据,然后计算加权输出数据的PAR并对PAR进行降序排列,由于纯噪声加权输出数据的PAR呈线性分布,并且其平均梯度与快拍数无关,存在信号时的加权输出数据的PAR梯度大于纯噪声加权输出数据的PAR梯度,因此可根据该信息判定信号源个数.八元阵的仿真结果表明,PARTC方法在在低信噪比、小快拍和小信号源夹角情况下的多目标正确检测概率大于信息论准则和最小描述长度多目标检测方法,并且运算量适中,水下应用前景广阔. 展开更多

关键词 水下多目标 检测 低信噪比 峰值平均功率比

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基于网络层次分析的水下多目标跟踪排序方法 被引量：1

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作者 王汝夯 黄建国 张群飞 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期701-706,共6页

水下多目标跟踪排序是水下航行器多目标跟踪中需解决的技术难点。目前用于水下多目标跟踪排序的方法都假设各个决策因素相互独立,而实际上水下多目标跟踪决策的因素之间存在着相互影响。文章根据这一特点,建立了水下多目标跟踪排序的决... 水下多目标跟踪排序是水下航行器多目标跟踪中需解决的技术难点。目前用于水下多目标跟踪排序的方法都假设各个决策因素相互独立,而实际上水下多目标跟踪决策的因素之间存在着相互影响。文章根据这一特点,建立了水下多目标跟踪排序的决策指标集和相应的ANP决策模型,提出了基于ANP的水下多目标跟踪排序方法。该方法将水下多目标跟踪排序的决策指标集纳入网络层次结构模型,并通过模型解算得到优化的多目标跟踪决策,具有排序结果比现有方法更加合理、稳健的特点。仿真结果表明该方法是解决水下多目标跟踪排序与决策问题的有效方法。 展开更多

关键词 网络层次分析 水下多目标跟踪 排序 决策

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多阵列水下多目标跟踪的分布式算法研究 被引量：3

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作者 徐文 吴雨桑 张婷 《信号处理》 CSCD 北大核心 2023年第10期1764-1774,共11页

针对水下单水听器阵列探测范围受限、目标定位和跟踪性能不足问题,论文提出一种基于匹配场定位量测模型的分布式多目标联合定位与跟踪方法。在各阵列节点选取匹配场模糊函数大于设定阈值的峰对应的坐标作为量测,结合势平衡多伯努利(Card... 针对水下单水听器阵列探测范围受限、目标定位和跟踪性能不足问题,论文提出一种基于匹配场定位量测模型的分布式多目标联合定位与跟踪方法。在各阵列节点选取匹配场模糊函数大于设定阈值的峰对应的坐标作为量测,结合势平衡多伯努利(Cardinality Balanced Multi-Bernoulli,CBMB)滤波,滤除噪声干扰,解决常规匹配场定位方法低信噪比导致的跟踪精度下降的影响。在分布式网络架构下,利用广义协方差交集(Generalized Covariance Intersection,GCI)融合法则,序贯融合每个阵列节点与其邻近节点各自滤波后的多目标后验概率密度,以充分利用不同阵列节点的量测信息,提高水下多目标的跟踪精度。由于融合的是多目标后验概率密度而非量测集本身,改善了集中式融合处理的高通信负担问题。仿真实验结果证明,与单水听器阵列目标跟踪算法相比,经分布式融合后,多次蒙特卡洛实验下的平均最优子模式分配(Optimal Subpattern Assignment,OSPA)距离显著下降,多目标的状态和数目的跟踪精度有所提升。在系统通信负担和单节点计算负担大幅降低的情况下,可达到与集中式融合处理相当的跟踪精度。 展开更多

关键词 水下多目标跟踪 匹配场定位 势平衡多伯努利滤波 广义协方差交集

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分数阶傅里叶变换在水下多目标方位估计中的应用研究 被引量：2

7

作者 王大宇 张锦灿 《信号处理》 CSCD 北大核心 2020年第7期1175-1183,共9页

线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号作为一种具有大时宽带宽积的信号被广泛应用于主动声纳中以进行水下目标方位估计。分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)技术对LFM信号分析具有独特的优势,本文通过对FRF... 线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号作为一种具有大时宽带宽积的信号被广泛应用于主动声纳中以进行水下目标方位估计。分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)技术对LFM信号分析具有独特的优势,本文通过对FRFT的理论研究,分析其应用于水下多目标方位估计领域的可行性。对于FRFT最优阶次搜索中存在的误差影响,本文研究范数约束Capon波束形成技术(Norm Constrained Capon Beamforming,NCCB),利用NCCB算法提高FRFT预处理后的目标方位估计的稳健性。最后,本文将分数阶预处理与稳健波束形成算法结合,通过计算机仿真验证了基于FRFT预处理的NCCB算法在低信噪比环境下仍然可以实现水下多目标方位的稳健估计。 展开更多

关键词 水下多目标 方位估计 分数阶傅里叶变换 范数约束Capon波束形成

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基于斜率约束和回溯搜索的水下多目标跟踪方法 被引量：4

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作者 张雨 陈熙源 +1 位作者 朱敏 于凌宇 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期81-88,共8页

针对复杂水域环境下的多目标跟踪问题,本文提出了一种基于斜率约束和回溯搜索的多目标跟踪方法。首先,基于方位测量数据和水下目标运动学分析,利用门限阈值的方法检测目标。然后,基于传统多假设跟踪算法框架设计一种新的斜率约束和共用... 针对复杂水域环境下的多目标跟踪问题,本文提出了一种基于斜率约束和回溯搜索的多目标跟踪方法。首先,基于方位测量数据和水下目标运动学分析,利用门限阈值的方法检测目标。然后,基于传统多假设跟踪算法框架设计一种新的斜率约束和共用量测的假设生成规则。在航迹中断时,通过回溯搜索的方法确定中断起始航迹点,利用容积卡尔曼滤波对中断航迹预测和补偿,同时对假设生成结果减枝,以达到降低算法空间复杂度的目的。试验结果表明:该方案能够实现多目标自动关联跟踪、中断航迹自动预测、自动航迹终止等任务,目标跟踪平均均方根误差0.5944°,算法平均运行时间0.8265 s。 展开更多

关键词 斜率约束 回溯搜索 多假设跟踪 容积卡尔曼滤波 水下多目标跟踪

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基于Hough变换检测前跟踪的水下多目标被动检测方法 被引量：6

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作者 王学敏 于洪波 +2 位作者 张翔宇 安舒 李文海 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2114-2121,共8页

无人潜航器集群的发展对水下目标探测产生了巨大挑战。针对水下多个低可探测目标检测问题和隐蔽性探测需求,提出一种基于Hough变换检测前跟踪的水下多目标被动检测方法。利用航空被动声纳浮标阵,构建水下无人潜航器被动检测模型;采用多... 无人潜航器集群的发展对水下目标探测产生了巨大挑战。针对水下多个低可探测目标检测问题和隐蔽性探测需求,提出一种基于Hough变换检测前跟踪的水下多目标被动检测方法。利用航空被动声纳浮标阵,构建水下无人潜航器被动检测模型;采用多枚被动声纳浮标自适应关联交叉定位技术,实现隐蔽检测前的数据预处理;采用双门限随机Hough变换检测前跟踪算法,实现水下高噪声密度条件下多目标的低可探测性的需求。仿真结果表明,该方法在低信噪比、多目标点迹交叉条件下具有较好的检测性能。 展开更多

关键词 水下多目标 目标检测 无人潜航器 被动声纳 HOUGH变换 检测前跟踪

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水下目标宽带高分辨方位估计方法的性能研究 被引量：7

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作者 冯西安 黄建国 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期2352-2354,共3页

针对水下宽带处理的应用,研究了宽带高分辨方位估计的相干信号子空间处理方法(CSS)。应用子空间扰动分析研究了宽带CSS法的统计性能,得出了宽带CSS法方位估计误差随信噪比变化的关系。通过计算机仿真,得到了宽带CSS法的分辨概率和均方... 针对水下宽带处理的应用,研究了宽带高分辨方位估计的相干信号子空间处理方法(CSS)。应用子空间扰动分析研究了宽带CSS法的统计性能,得出了宽带CSS法方位估计误差随信噪比变化的关系。通过计算机仿真,得到了宽带CSS法的分辨概率和均方误差曲线,以及噪声背景和混响背景中CSS法的统计性能曲线。研究结果表明:宽带CSS法估计精度高,方位估计均方误差达到宽带CRB;分辨门限低,抗混响能力强,是实现水下目标宽带高分辨方位估计的有效方法。 展开更多

关键词 方位估计 高分辨 水下多目标 宽带处理

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一种基于水下无人航行器的多目标被动跟踪算法 被引量：7

11

作者 王宇杰 李宇 +1 位作者 鞠东豪 黄海宁 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期2013-2020,共8页

被动声呐信号处理中,致力于实现连续且稳定的目标方位跟踪。在复杂的水下环境中,由于干扰和噪声的存在,以及阵列孔径的限制,方位检测结果中不可避免地存在很多轨迹中断、野值、干扰与目标间的方位交叉。该文提出了一种基于水下无人航行... 被动声呐信号处理中,致力于实现连续且稳定的目标方位跟踪。在复杂的水下环境中,由于干扰和噪声的存在,以及阵列孔径的限制,方位检测结果中不可避免地存在很多轨迹中断、野值、干扰与目标间的方位交叉。该文提出了一种基于水下无人航行器的多目标被动跟踪算法,使用基于航行器运动信息的粒子采样预测方法进行轨迹中断预测补齐,使用基于航行器运动信息的观测门限设置方法自适应设置跟踪门限,使用块关联跟踪方法进行轨迹中断关联和方位交叉关联。仿真和实验结果表明,该算法能够实现正确的多目标跟踪。 展开更多

关键词 被动声呐 水下多目标跟踪 纯方位跟踪 水下无人航行器 纯方位目标运动分析 数据关联 粒子采样

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基于合成时空谱的多目标运动分析 被引量：1

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作者 毛卫宁 钱进 蔡卫平 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期131-133,共3页

针对水下多目标的检测与定位问题 ,提出了一种基于合成时空谱的多目标运动分析方法 .该方法可对多个弱目标同时实现检测、定位、跟踪和运动分析 ,避免了多目标跟踪中的数据关联、轨迹交叉等信号处理难点 ,提高了算法的适用性 .研究利用... 针对水下多目标的检测与定位问题 ,提出了一种基于合成时空谱的多目标运动分析方法 .该方法可对多个弱目标同时实现检测、定位、跟踪和运动分析 ,避免了多目标跟踪中的数据关联、轨迹交叉等信号处理难点 ,提高了算法的适用性 .研究利用遗传算法的小生境技术 ,实现了多目标的运动参数估计 .仿真结果表明 ,在低信噪比情况下 ,对强度不等、轨迹交叉的 展开更多

关键词 水下多目标检测 水下多目标定位 多目标运动分析 被动声纳 小生境技术 信号处理 多目标跟踪 合成时空谱

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