ردیابی غیر فعال هدف زیر آب با استفاده از فیلتر کالمن توسعه یافته

ردیابی هدف در زیر آب، به علت نویزی بودن سیگنالهای ساطع شده از هدف که به ماهیت انتشار امواج در آب بر می گردد، کاری دشوار است. در این مقاله ردیابی و تخمین موقعیت یک هدف متحرک در زیر آب صرفا بر اساس سیگنالهای آکوستیکی ساطع شده از هدف به کمک فیلتر کالمن توسعه یافته شبیه سازی و بطور عملی پیاده سازی گردیده است. برای مدل کردن انتشار امواج آکوستیکی در محیط زیر آب از تئوری پرتویی (Ray Theory) که در آن امواج آکوستیکی در زیر آب به شکل پرتو منتشر میشوند، استفاده شده است. معادلات حالت توصیف کننده این سیستم بر اساس هندسه موقعیت هدف و سنسور (observer) در مختصات دکارتی و با فرض حرکت سرعت ثابت هدف در زیر آب ارائه گردیده اند. بردار اندازه گیری مدل مذکور، اختلاف زمانی رسیدن سیگنال آکوستیکی ساطع شده از هدف به سنسور از مسیر انعکاس از سطح آب و نیز از مسیر انعکاس از کف دریا نسبت به مسیر مستقیم، می باشد. به علت غیر خطی بودن مدل بردار اندازه گیری و با توجه به نویزی بودن داده ها، از فیلتر کالمن توسعه یافته برای تخمین موقعیت هدف در راستاهای مختلف استفاده گردیده است. در این مقاله الگوریتم فیلتر کالمن برای یک مثال فرضی، شبیه سازی شده و نشان داده شده است که موقعیت هدف بخوبی تخمین زده می شود. همچنین با نصب سنسورهای فرستنده و گیرنده (هیدروفون) در یک استخر آزمایشگاهی، نتایج عملی پیاده سازی الگوریتم فیلتر کالمن که نشان دهنده کارایی این روش می باشد، ارائه گردیده ست.

کلیدواژه ها:

ردیابی زیر آب ، فیلتر کالمن ، تخمین موقعیت