[发明专利]一种基于分布式垂直线列阵的海上目标运动分析方法

摘要

本发明涉及一种基于分布式垂直线列阵的海上目标运动分析方法，通过布放多个垂直线列阵，目标进行匀速直线运动，在垂直线列阵可测知运动目标距离的情况下，通过分布式垂直线列阵，联合实现对目标的测速和定向功能。本发明适用于所有能实现对目标距离、深度估计的水听器(阵)。应用场景包含所有可以实现本方法的浅海和深海环境。解决垂直线列阵不具备水平方向上的定向能力的缺陷，从而实现对运动目标的测向、测距、测速等功能。

主权项

1.一种基于分布式垂直线列阵的海上目标运动分析方法，其特征在于：在某海域布置多个垂直线列阵，海上目标运动分析步骤如下：步骤1：当任一个垂直线列阵探测到目标并实现测距时，以该垂直线列阵所在位置为坐标原点，正东方向为x轴方向即0°方向，正北为y轴方向建立坐标系；目标初始出现距离为r0，目标初始方向为θ，且目标沿方向角a以速度v进行匀速直线运动；目标的初始位置为(r0·cosθ,r0·sinθ)，目标位置随时间t的变化为(r0·cosθ+v·cosa·t,r0·sinθ+v·sina·t)，根据声呐探测到的目标距离r如下：由于已知，则未知参数可视为只有v,cos(θ‑a)，令Q＝v²，P＝2r₀vcos(θ‑a)，则：取n组已测得数据，其中：n≥3；令得方程组：LX＝R解得：X＝(LTL)‑1LTR从而得到n组数据解得的最小二乘解，得到估计的目标速度；步骤2：当运动目标进入相邻的第二个垂直线列阵的探测范围时，以步骤1的方法实时地对目标的速度进行计算，并结合第一个垂直线列阵测得的数据进行目标航线情况的估计；定义两相邻的垂直线列阵的阵中心连线为基线，长度为D，根据目标航迹进行分析：情况1、目标航线穿过基线：当目标沿某一方向进入并穿过第一垂直线列阵进入第二垂直线列阵，且目标全程做匀速直线运动；根据测得的目标距离数据，得知目标经过两个阵最近距离点的时间tmin1、tmin2，以及两个最近距离rmin1、rmin2；以两个阵中心连线为x轴，第一垂直线列阵中心为原点，建立坐标系，目标运动方向与基线夹角为：则两个离阵距离最近点间的距离为d₁：情况2、目标航线没有穿过基线：目标运动方向与基线夹角为：两个离阵距离最近点间的距离为d₂：利用步骤1计算得出的速度v计算两个离阵距离最近点间的距离d：d＝v(tmin2‑tmin1)比较d1、d2与d，接近d数值的d1或d2的情况代表目标航线真实情况，以此速度信息确定目标的航线情况为情况1或情况2；步骤3：由情况1或情况2得到两个可能的夹角，结合下一个探测到目标的垂直线列阵与第二个垂直线列阵的几何位置，确定目标航线的方向。