Page 21 - 《应用声学》2020年第4期
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第 39 卷 第 4 期           董阁等: 利用频域 β-warping 变换的浅海目标航向估计方法                                    507

                     15                                        向。而本文方法由于引入了距离特征量信息,无需

                                                               目标保持匀速直线运动,在目标进行变速直线运动
                                                               时,依然具有较好的航向估计性能。
                   ᤴए/(mSs -1 )  10                            估计性能。目标与观测平台的运动态势与目标进行
                                                                   下面分析两种方法在不同观测误差条件下的

                     5
                                                               匀速直线运动时的仿真条件相同,目标方位和距离
                                                               特征量的观测误差均服从零均值的高斯分布,蒙特
                     0                                         卡洛仿真的次数为 100次。在不同观测误差条件下,
                      0       5      10     15      20
                                   ௑ᫎ/min                      两种方法的性能如表1所示。根据表 1可以看出,当
                              图 6  目标速度                        距离特征量估计误差一定时,随着方位估计误差的
                           Fig. 6 Target velocity              增大,两种方法的收敛时间逐渐增大,航向估计精度
                 图 7(a) 和图 7(b) 分别为目标方位历程图和频                   逐渐降低,但相比于文献 [5] 的方法,本文方法的收
             域 β-warping 变换后的时域序列,图 7(c) 为目标距                  敛时间更短,估计精度更高。当方位估计误差一定
             离特征量的估计结果,距离特征量的平均估计误差                            时,随着距离特征量估计误差的增大,本文方法的收
             为1.11%。目标航向估计结果如图 7(d) 所示,本文                      敛时间逐渐增大,航向估计精度逐渐降低。本文方
             方法的收敛时间为 4.2 min,第20 min,本文方法的                    法由于引入了距离特征量信息,获得了更好的航向
             航向估计误差为 1.30 。由于文献 [5] 的方法要求目                     估计性能,但当距离特征量误差较大时,本文方法的
                                ◦
             标进行匀速直线运动,所以针对目标进行变速直线                            性能下降,收敛时间大于文献 [5] 的方法,且估计精
             运动的情形,文献 [5] 的方法无法正确估计目标航                         度更低。


                         20                                      20                             1.0
                                                        -71
                                                                                                0.8
                         15                                      15
                        ௑ᫎ/min  10                      -72  Ҫဋ/dB  ௑ᫎ/min  10                  0.6  ॆʷӑࣨए

                                                                                                0.4
                          5                                      5
                                                                                                0.2
                                                        -73
                          0                                      0                              0
                          0   30   60  90  120  150  180         0.02  0.04  0.06  0.08  0.10  0.12
                                     வͯ/(°)                                  ௑ण/s
                                  (a) ᄬಖவͯԋሮ                         (b) ᮠ۫β-warpingԫ૱Ցᄊ௑۫ऀѵ
                        1.6                                    360
                               ᄾࠄϙ
                        1.4    ᮠ۫β-warpingԫ૱                   300
                                                               240
                       ᡰሏྲढ़᧚                                  ᓈՔ/(°)  180
                        1.2
                        1.0
                                                               120
                        0.8                                                              ᄾࠄϙ
                                                                60                       ஡࿹[5]
                                                                                         వ஡வข
                        0.6                                      0
                          0       5      10     15      20        0      5      10      15     20
                                      ௑ᫎ/min                                  ௑ᫎ/min
                                 (c) ᡰሏྲढ़᧚ͥᝠፇ౧                           (d) ᄬಖᓈՔͥᝠፇ౧
                                        图 7  目标进行变速直线运动时的目标航向估计结果
                           Fig. 7 Course estimation results for the target with variable velocity linear motion
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