一種基于b樣條擬合的非平穩(wěn)目標運動軌跡實時仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于B樣條擬合的非平穩(wěn)目標運動軌跡實時仿真方法，該仿真方法包括以下步驟：第一步：獲取采樣率為fs的實測水聲目標運動軌跡序列m(n)；第二步：獲得實測水聲目標運動軌跡子序列；第三步：獲取各子序列反求三次B樣條曲線的控制頂點；第四步：獲取各子序列在采樣率Fs下的目標運動軌跡；第五步：獲得實時的目標運動軌跡。該仿真方法利用光滑的參數(shù)曲線段逼近折線段多邊形的數(shù)學方法對實測采樣率fs下的目標運動軌跡數(shù)據(jù)做曲線擬合，模擬出采樣率Fs下的目標運動軌跡，使得因目標運動狀態(tài)改變而可能產(chǎn)生“拐點”的運動軌跡更加平滑。
【專利說明】一種基于B樣條擬合的非平穩(wěn)目標運動軌跡實時仿真方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于信號處理領域，具體來說，涉及一種基于B樣條擬合的非平穩(wěn)目標運動軌跡實時仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水聲目標的種類很多，常見的有:水面漁船、艦船、魚雷、誘餌和潛艇等。不同的水聲目標有著不同的運動軌跡，同一目標在不同環(huán)境下的運動速度也是不一樣的。傳統(tǒng)的水聲目標運動軌跡仿真大都是對典型運動方式的仿真，如:直線航路、周(圓弧)航路和蛇形追蹤航路。其中，直線航路是魚雷攻擊目標最常見的方式；圓周(圓弧)航路是目標調(diào)準航跡的主要方式之一，其主要特點是目標在水平面內(nèi)作等半徑的圓弧運動；蛇形追蹤航路是潛艇跟蹤和偵查敵方目標的一種主要方式，它包括兩個部分:蛇形運動和追蹤。但是這幾種典型的運動方式都局限于平穩(wěn)運動，運動方式單一，不能仿真非平穩(wěn)目標運動軌跡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于B樣條擬合的非平穩(wěn)目標運動軌跡實時仿真方法，該仿真方法利用光滑的參數(shù)曲線段逼近折線段多邊形的數(shù)學方法對實測采樣率fs下的 目標運動軌跡數(shù)據(jù)做曲線擬合，模擬出采樣率Fs下的目標運動軌跡，使得因目標運動狀態(tài)改變而可能產(chǎn)生“拐點”的運動軌跡更加平滑，即本發(fā)明的仿真方法能夠應用在非平穩(wěn)目標運動軌跡狀態(tài)下，且能夠提高仿真精度。
[0004]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種基于B樣條擬合的非平穩(wěn)目標運動軌跡實時仿真方法，該仿真方法包括以下步驟:
[0006]第一步:獲取采樣率為fs的實測水聲目標運動軌跡序列m(n):該運動軌跡序列m(n)包含N個運動軌跡點,待擬合的目標運動軌跡的采樣率為Fs ；
[0007]第二步:獲得實測水聲目標運動軌跡子序列:化簡fs/Fs為最簡分子式，該最簡分子式的分子為M，當M大于10時，則MO = M，當M小于或等于10時，令Q = 2gM，g為從I開始的正整數(shù)，且Q為第一次大于10的數(shù)時，則MO = Q ;然后將實測水聲目標運動軌跡序列m(n)從起始位置按長度MO截取，從而獲得L段截取的實測水聲目標運動軌跡子序列，最后一段子序列長度為M1，M1小于或等于MO，從第I段到第L-1段中的第i段子序列包含的運動軌跡點為m (MO (1-1) +1)，m (MO (1-1) +2)，…，m (MO (1-1) +MO)，第L段子序列包含的運動軌跡點為 m(M0(L-l)+l)，m(M0(L-l)+2)，...，m(M0(L-l)+Ml) ；i 表示子序列的段號，i 為 I 至L ；
[0008]第三步:獲取各子序列反求三次B樣條曲線的控制頂點:對每段目標運動軌跡子序列反求三次B樣條曲線的控制頂點，當?shù)贚段子序列包含MO個運動軌跡點時，每段子序列的控制頂點為Pi⑴，Pi⑵，…，Pi (M0+1)，Pi (M0+2)；當?shù)贚段子序列包含小于MO個運動軌跡點時，前L-1段子序列的控制頂點為Pi⑴，Pi (2)，…，Pi (M0+1)，Pi (M0+2)，第L段子序列的控制頂點為 Pl(I)，Pl(2)，...，pL(M1+1)，pL(M1+2)；
[0009]第四步:獲取各子序列在采樣率Fs下的目標運動軌跡:利用獲得的各段子序列的控制頂點分別作三次均勻B樣條擬合，獲得從第I段到第L-1段中的第i段子序列在采樣率Fs下的目標運動軌跡m’ i U1):
【權(quán)利要求】
1.一種基于B樣條擬合的非平穩(wěn)目標運動軌跡實時仿真方法，其特征在于，該仿真方法包括以下步驟: 第一步:獲取采樣率為4的實測水聲目標運動軌跡序列m(n):該運動軌跡序列m(n)包含N個運動軌跡點，待擬合的目標運動軌跡的采樣率為Fs ； 第二步:獲得實測水聲目標運動軌跡子序列:化簡fs/Fs為最簡分子式，該最簡分子式的分子為M，當M大于10時，則MO = M，當M小于或等于10時，令Q = 2gM，g為從I開始的正整數(shù)，且Q為第一次大于10的數(shù)時，則MO = Q ;然后將實測水聲目標運動軌跡序列m (η)從起始位置按長度MO截取，從而獲得L段截取的實測水聲目標運動軌跡子序列，最后一段子序列長度為Μ1，Μ1小于或等于MO，從第I段到第L-1段中的第i段子序列包含的運動軌跡點為m(MO (1-1) +1)，m(MO (i_l) +2)，…，m(MO (i_l) +MO)，第L段子序列包含的運動軌跡點% m(MO (L-1) +1), m(MO (L-1) +2),..., m(MO (L-1) +Ml) ；i 表示子序列的段號，i 為 I 至 L; 第三步:獲取各子序列反求三次B樣條曲線的控制頂點:對每段目標運動軌跡子序列反求三次B樣條曲線的控制頂點，當?shù)贚段子序列包含MO個運動軌跡點時，每段子序列的控制頂點為Pi (I)，Pi (2)，…，Pi (M0+1)，Pi (M0+2);當?shù)贚段子序列包含小于MO個運動軌跡點時，前L-1段子序列的控制頂點為Pi⑴，Pi (2)，…，Pi (M0+1)，Pi (M0+2)，第L段子序列的控制頂點為 Pl(1)，Pl(2)，"^pl(MHI), pL(M1+2)； 第四步:獲取各子序列在采樣率Fs下的目標運動軌跡:利用獲得的各段子序列的控制頂點分別作三次均勻B樣條擬合，獲得從第I段到第L-1段中的第i段子序列在采樣率Fs下的目標運動軌跡H^a1):

2.按照權(quán)利要求1所述的基于B樣條擬合的非平穩(wěn)目標運動軌跡實時仿真方法，其特征在于，所述的第三步中，假設目標運動軌跡子序列的長度為M2，第I段到第L-1段中的第i段子序列對應的M2 = MO,當最后一段子序列長度為Ml等于MO時，M2 = MO,當最后一段子序列長度Ml小于MO時，M2 = M1，利用式⑴求解子序列的控制頂點p(l)，p(2),…，P (M2+1)，P (M2+2):
(p (q), P (q+1), p (q+2)) /6 = m(q)式(I) 其中，q表示整型變量，q = 1,2，...，M2 ；m(q)表示子序列包含的目標運動軌跡點；式(1)方程組有M2個方程，M2+2個未知數(shù)，根據(jù)式(2)設定兩個邊界條件:
3.按照權(quán)利要求1所述的基于B樣條擬合的非平穩(wěn)目標運動軌跡實時仿真方法，其特征在于，所述的第一步中，0〈fs〈Fs。
4.按照權(quán)利要求1所述的基于B樣條擬合的非平穩(wěn)目標運動軌跡實時仿真方法，其特征在于，所述的第二步中，MO取值范圍為10 — 30。
【文檔編號】G05B17/02GK103914629SQ201410166790
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】方世良, 徐雅南, 羅昕煒 申請人:東南大學