基于主动波导不变量分布的改进扩展卡尔曼滤波跟踪方法

来源：电子与信息学报杂志2025年第1期北京时间：

作者：孙同晶, 朱庆煜, 王治撰

单位：1.杭州电子科技大学自动化学院 杭州 3100182.上海交通大学船舶与海洋工程学院 上海 2002403.水下测控技术国防科技重点实验室 大连 116013

摘要：在复杂的海洋环境中，目标的可知信息受环境噪声、混响等的干扰严重，导致目标跟踪效果较差，而从这些干扰中提取目标的可利用特征及其困难。该文将目标与环境的耦合特征融入目标跟踪算法中，提出了一种基于主动波导不变量分布的改进扩展卡尔曼滤波跟踪方法。首先基于浅海波导中目标散射特性基本理论，推导了收发分置条件下的主动波导不变量表征的数学模型，获得了距离、频率以及主动波导不变量分布的约束关系；然后将该约束加入到扩展卡尔曼滤波的状态向量中，通过增加新的约束来提高目标运动模型与真实目标运动轨迹的契合度进而提高目标跟踪的精度；最后通过仿真实验和实测数据验证了该方法的跟踪性能，结果显示：该方法较常规扩展卡尔曼滤波跟踪方法能够更好地提高目标跟踪精度，仿真中结果的优化率约能达到50%，实测数据处理结果的优化率约在60%左右。

关键词：水下目标跟踪, 扩展卡尔曼滤波, 浅海波导, 目标干涉特性, 主动波导不变量

基金资助：国家自然科学基金联合基金(U22A2044)