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第 38 卷 第 3 期 李嶷等： 低信噪比条件下多节点声呐目标跟踪算法 437

时，对目标轨迹予以最终确认；否则，抛弃该段轨迹。 在没有提高检测门限的情况下，通过多个节点的数
这里，节点个数与综合置信水平之间具有一定的补 据融合，可以提高系统整体检测概率。
充性，当参与确认的节点个数很多时，对置信水平的 从上面的分析可看出，置信度级别数目的确定
要求可适当放低；相反地，当置信水平较高时，参与 取决于算法融合系统对事件检测概率和虚警概率
确认的节点个数可减少一些。 的要求以及对目标跟踪精度的要求等。系统设计者
将对各节点的检测结果和置信度级别进行组合，当
组合后的结果满足系统要求的指标时，可认为置信
ႀࠀͯག ᢾᤜ1 × 度等级划分和组合模式设计是合理的，否则应对置
ᆸࠀᢾᤜ 信度水平划分和各节点探测结果的逻辑组合模式

进行调整。
最后，由于在低信噪比条件下各节点得到的轨
迹断续、不重合，而且存在交叉、分岔等特点，所以很
ႀࠀͯག
难用轨迹线的方式将各段轨迹进行合并后拟合。本
ᆸࠀᢾᤜ
ᢾᤜ2 √ 文在经过上述单节点声呐滤波、多节点声呐数据融
合后，将各声呐节点剩下的所有亮点视为目标轨迹
点，后期对这些亮点采用最小二乘法进行轨迹拟合。
图 4 定位点转换为轨迹
1.4 算法流程
Fig. 4 Conversion of contacts into tracks
由前面的理论分析可知，本文提出的低信噪比
考虑到表决融合算法对于输入量应为逻辑值 条件下多节点声呐目标跟踪算法可分为如下步骤
的要求，本文针对每个节点的当次检测结果划分若 实现：
干等级作为相应的置信水平等级。例如：A 节点当 (1) 对单节点探测结果利用匹配滤波方法确定
次检测结果可以划分为两个置信水平等级，分别用 可能的目标回波信号；
A 1 、A 2 表示，且 A 1 ⊃ A 2 ，即在 A 2 的置信水平下检 (2) 根 据 回 波 信 号 的 到 达 时 间 和 方 位 由 公
测到目标时，则必然在A 1 的置信水平下也检测到目 式 (1)、公式(2)确定目标坐标值，即亮点值；
标；反之则不然。 (3) 依据目标的时间、空间连续性特征，由公
对于上面所述的双节点声呐探测模式，假设探 式 (3)将亮点中的杂波点剔除；
测节点分别为A、B，此处采用“与或”逻辑关系得到 (4) 根据回波信号的信噪比强度对亮点划分置
系统检测概率为 信度等级；

P d = P d (A 1 B 1 + A 2 + B 2 ) . (6) (5)结合置信度水平，利用表决融合方法对多个
探测节点得到的亮点数据进行进一步的剔除、筛选；
利用概率公式 P (X + Y ) = P (X) + P (Y ) −
(6) 利用最小二乘法对剩下的亮点进行轨迹
P (XY ) 和 P d (A 1 A 2 ) = P d (A 2 ) 及 P d (B 1 B 2 ) =
P d (B 2 )，得到 拟合。
本文算法既考虑了单节点的探测结果，又充分
P d = P d (A 1 B 1 ) + P d (A 2 ) + P d (B 2 )
利用了多个节点的探测优势；既考虑了目标在时间、
− P d (A 2 B 1 ) − P d (A 1 B 2 ) . (7)
空间上的连续性，又考虑了回波信号的信噪比大小。
同理可得到双节点声呐系统的虚警概率为 最终实现了对目标的较高精度探测。

P fa = P fa (A 1 B 1 ) + P fa (A 2 ) + P d (B 2 )
2 实验数据分析
− P fa (A 2 B 1 ) − P fa (A 1 B 2 ) . (8)

假 设 置 信 度 为 A 1 、 B 1 的 检 测 概 率 分 别 为 将本文提出的算法应用于双节点声呐海试数
据。实验中，A 船自发自收脉冲信号，B 船被动接
P d (A 1 ) = 0.9、P d (B 1 ) = 0.9，置信度为 A 2 、B 2
的检测概率分别为P d (A 2 ) = 0.8、P d (B 2 ) = 0.8，且 收信号，合作目标 C 经过观测区域。A、B 两船通过
A、B 节点相互独立探测，那么由公式 (7) 得到经过 GPS 进行定位和数据同步，两船上的声呐均具有测
“与或” 处理后的检测概率为 P d = 0.97。也就是说， 向功能。