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专利号: 2019112061189
申请人: 重庆交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多目标自航船模轨迹跟踪测量方法,其特征在于:包括如下步骤:S1.试验开始前,将n条自航船模依次排开,使得n条自航船模的船头朝向一致,并为n条自航船模分别设置船头靶标与船尾靶标,使用两套扫描仪同时对n条自航船模的船头靶标以及船尾靶标进行扫描,得到n条自航船模靶标的初始左方位角序列G0:与初始右方位角序列H0:

其中,n=1,2,3,…,N;i=1,2,…,n;i为自航船模编号; 以及 分别为其中一套扫描仪对第i条自航船模进行扫描得到的船头方位角与船尾方位角; 以及 分别为其中另外一套扫描仪对第i条自航船模进行扫描得到的船尾方位角与船头方位角;方位角的下标为靶标的编号;

S2.试验开始后,对n条自航船模的船头靶标与船尾靶标进行扫描,得到n条自航船模靶标的左方位角序列G1:(α1,α2,…,α2i-1,α2i,…,α2n-1,α2n)与右方位角序列H1:(β1,β2,…,β2i-1,β2i,…,β2n-1,β2n);

S3.计算左方位角序列G1与初始左方位角序列G0的残差矩阵Δdα;计算右方位角序列H1与初始右方位角序列H0的残差矩阵Δdβ;

S4.根据残差矩阵Δdα对左方位角序列G1中方位角的顺序进行调整,使得左方位角匹配所属靶标,得到新的左方位角序列 根据残差矩阵Δdβ对右方位角序列H1中右方位角的顺序进行调整,使得右方位角匹配所属靶标,得到新的右方位角序列S5.根据新的左方位角序列 与右方位角序列 计算n条自航船模的船头靶标坐标序列 与船尾靶标坐标序列

S6.将每次扫描到的新的左方位角序列与右方位角序列分别作为下次扫描的初始左方位角序列与初始右方位角序列,按照步骤S2-S5类推,直到试验结束,最后得到n条自航船模的船头靶标坐标序列集CH与船尾靶标坐标序列集CT;

S7.根据n条自航船模的船头靶标坐标序列集CH与船尾靶标坐标序列集CT计算n条自航船模的运行轨迹。

2.根据权利要求1所述的多目标自航船模轨迹跟踪测量方法,其特征在于:步骤S2中,当自航船模靶标出现遮挡时,扫描到的左方位角序列G:(α1,α2,…,αk,…,αp)或右方位角序列H:(β1,β2,…,βl,…,βq)中方位角个数会减少,则需要对左方位角序列或右方位角序列进行补全;其中,k以及p为左方位角下标,取值均为正整数,且k

3.根据权利要求2所述的多目标自航船模轨迹跟踪测量方法,其特征在于:根据如下步骤对左方位角序列G进行补全:S31.计算左方位角序列G与初始左方位角序列G0的残差矩阵

S32.将残差矩阵 第k行的元素按照从小到大的顺序排列,取出第k行的前两个元素作为数据对 计算数据对差值 其中,u以及v分别为残差矩阵 第u列以及第v列;

S33.按照步骤S32类推,得到残差矩阵 每行的数据对差值,将所得数据对差值组成数据对差值序列S34.将数据对差值序列中数据对差值按照从小到大的顺序排列,取出前2n-p个数据对差值,查找2n-p个数据对差值分别对应的左方位角填补到左方位角序列中;

根据如下步骤对右方位角序列H进行补全:

S35.计算右方位角序列H与初始右方位角序列H0的残差矩阵

S36.将残差矩阵 第l行的元素按照从小到大的顺序排列,取出第l行的前两个元素作为数据对 计算数据对差值 其中,d以及w分别为残差矩阵 第d列以及第w列;

S37.按照步骤S36类推,得到残差矩阵 每行的数据对差值,将所得数据对差值组成数据对差值序列S38.将数据对差值序列中数据对差值按照从小到大的顺序排列,取出前2n-q个数据对差值,查找2n-q个数据对差值分别对应的右方位角填补到右方位角序列中。

4.根据权利要求1所述的多目标自航船模轨迹跟踪测量方法,其特征在于:步骤S3中,根据如下公式确定残差矩阵Δdα:其中,左方位角序列G1为(α1,α2,…,α2i-1,α2i,…,α2n-1,α2n);初始左方位角序列G0为根据如下公式确定残差矩阵Δdβ:其中,右方位角序列H1为(β1,β2,…,β2i-1,β2i,…,β2n-1,β2n);初始右方位角序列H0为

5.根据权利要求1所述的多目标自航船模轨迹跟踪测量方法,其特征在于:步骤S4中,根据如下步骤得到新的左方位角序列a.确定残差矩阵Δdα中与左方位角α1差值最小的初始左方位角序列中的方位角 将α1调整到左方位角序列中第s个靶标所在的位置,记为 其中, 为自航船模第s个靶标对应的左方位角;下标s为所属靶标编号;s为奇数时表示船头靶标,s为偶数时表示船尾靶标;上标1为第1次测量;

b.删除残差矩阵Δdα的第1行以及第s列,确定残差矩阵Δdα中与左方位角α2差值最小的初始左方位角序列中的方位角 将α2调整到左方位角序列中第r个靶标所在的位置,记为 其中,r=1,2,…,2n; 为自航船模第r个靶标对应的左方位角;下标r为所属靶标编号;r为奇数时表示船头靶标,r为偶数时表示船尾靶标;上标1为第1次测量;

c.按照步骤b类推,调整左方位角序列G1中其他方位角的顺序,得到新的左方位角序列根据如下步骤得到新的右方位角序列e.确定残差矩阵Δdβ中与右方位角β1差值最小的初始右方位角序列中的方位角 将β1调整到右方位角序列中第s个靶标所在的位置,记为 其中, 为自航船模第s个靶标对应的右方位角;下标s为所属靶标编号;s为奇数时表示船尾靶标,s为偶数时表示船头靶标;上标1为第1次测量;

f.删除残差矩阵Δdβ的第1行以及第s列,确定残差矩阵Δdβ中与右方位角β2差值最小的初始右方位角序列中的方位角 将β2调整到右方位角序列中第r个靶标所在的位置,记为 其中,r=1,2,…,2n; 为自航船模第r个靶标对应的右方位角;下标r为所属靶标编号;r为奇数时表示船尾靶标,r为偶数时表示船头靶标;上标1为第1次测量;

g.按照步骤f类推,调整右方位角序列H1中其他方位角的顺序,得到新的右方位角序列

6.根据权利要求5所述的多目标自航船模轨迹跟踪测量方法,其特征在于:对新的左方位角序列 以及新的右方位角序列 中方位角所属自航船模靶标进行校验,包括:S41.计算第i条自航船模的船头坐标 以及船尾坐标 其中,

S42.计算第i条自航船模的船头靶标与船尾靶标之间距离

S43.判断 是否大于3σi;如是,则第i条自航船模靶标对应的方位角有误,需要对方位角序列中方位角的顺序进行重新调整;否则,不做任何操作;

其中,Li为第i条自航船模靶标间的实际距离,σi为靶标间距离测量值的离散阈值。

7.根据权利要求6所述的多目标自航船模轨迹跟踪测量方法,其特征在于:根据如下公式确定靶标间距离测量值的离散阈值σi:其中, 为自航船模i在开始试验前自航船模静止时,第j次被扫描到的靶标间距离;M为自航船模在开始试验前被扫描的次数;j=1,2,…,M;Li为第i条自航船模靶标间的实际距离。

8.根据权利要求6所述的多目标自航船模轨迹跟踪测量方法,其特征在于:步骤S43中,根据如下步骤对第i条自航船模的方位角序列中方位角的顺序进行重新调整:S431.将第i条自航船模两靶标对应的左方位角 以及 移至左方位角序列G1的最后,按照步骤a-b类推,再次对左方位角序列G1中方位角的顺序进行调整,得到左方位角序列S432.根据左方位角序列 与右方位角序列

执行步骤S41-S42,得到距离差值

S433.将第i条自航船模两靶标对应的右方位角 以及 移至右方位角序列H1的最后,按照步骤e-f类推,再次对右方位角序列H1中方位角的顺序进行调整,得到右方位角序列S434.根据右方位角序列 与左方位角序列

执行步骤S41-S42,得到距离差值

S435.根据左方位角序列 与右方位角序列

执行步骤S41-S42,得到距离差值

S436.计算距离差值A、B以及C中的最小值min;

S437.判断最小值min是否大于3σi;如是,继续执行步骤S431-S436,直到min≤3σi,当执行次数超过10次时,则丢弃扫描到的左右方位角序列;否则,将最小值min所对应的方位角调整结果作为最终的方位角修正结果。