[发明专利]一种基于B样条拟合的非平稳目标运动轨迹实时仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理领域，具体来说，涉及一种基于B样条拟合的非平稳目标运动轨迹实时仿真方法。

背景技术

水声目标的种类很多，常见的有：水面渔船、舰船、鱼雷、诱饵和潜艇等。不同的水声目标有着不同的运动轨迹，同一目标在不同环境下的运动速度也是不一样的。传统的水声目标运动轨迹仿真大都是对典型运动方式的仿真，如：直线航路、周(圆弧)航路和蛇形追踪航路。其中，直线航路是鱼雷攻击目标最常见的方式；圆周(圆弧)航路是目标调准航迹的主要方式之一，其主要特点是目标在水平面内作等半径的圆弧运动；蛇形追踪航路是潜艇跟踪和侦查敌方目标的一种主要方式，它包括两个部分：蛇形运动和追踪。但是这几种典型的运动方式都局限于平稳运动，运动方式单一，不能仿真非平稳目标运动轨迹。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于B样条拟合的非平稳目标运动轨迹实时仿真方法，该仿真方法利用光滑的参数曲线段逼近折线段多边形的数学方法对实测采样率f_s下的目标运动轨迹数据做曲线拟合，模拟出采样率F_s下的目标运动轨迹，使得因目标运动状态改变而可能产生“拐点”的运动轨迹更加平滑，即本发明的仿真方法能够应用在非平稳目标运动轨迹状态下，且能够提高仿真精度。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于B样条拟合的非平稳目标运动轨迹实时仿真方法，该仿真方法包括以下步骤：

第一步：获取采样率为f_s的实测水声目标运动轨迹序列m(n)：该运动轨迹序列m(n)包含N个运动轨迹点，待拟合的目标运动轨迹的采样率为F_s；

第二步：获得实测水声目标运动轨迹子序列：化简f_s/F_s为最简分子式，该最简分子式的分子为M，当M大于10时，则M0＝M，当M小于或等于10时，令Q＝2gM，g为从1开始的正整数，且Q为第一次大于10的数时，则M0＝Q；然后将实测水声目标运动轨迹序列m(n)从起始位置按长度M0截取，从而获得L段截取的实测水声目标运动轨迹子序列，最后一段子序列长度为M1，M1小于或等于M0，从第1段到第L-1段中的第i段子序列包含的运动轨迹点为m(M0(i-1)+1),m(M0(i-1)+2),…,m(M0(i-1)+M0)，第L段子序列包含的运动轨迹点为m(M0(L-1)+1),m(M0(L-1)+2),…,m(M0(L-1)+M1)；i表示子序列的段号，i为1至L；

第三步：获取各子序列反求三次B样条曲线的控制顶点：对每段目标运动轨迹子序列反求三次B样条曲线的控制顶点，当第L段子序列包含M0个运动轨迹点时，每段子序列的控制顶点为p_i(1),p_i(2),…,p_i(M0+1),p_i(M0+2)；当第L段子序列包含小于M0个运动轨迹点时，前L-1段子序列的控制顶点为p_i(1),p_i(2),…,p_i(M0+1),p_i(M0+2)，第L段子序列的控制顶点为p_L(1),p_L(2),…,p_L(M1+1),p_L(M1+2)；

第四步：获取各子序列在采样率F_s下的目标运动轨迹：利用获得的各段子序列的控制顶点分别作三次均匀B样条拟合，获得从第1段到第L-1段中的第i段子序列在采样率Fs下的目标运动轨迹m'_i(t₁)：