ردیابی غیرفعال تک هدف زیر آب با استفاده از صافی ذره ای

دنبال کردن هدف، یکی از بخش های عمده در سیستم های نظیر: سیستم های نظارتی، ردیابی و سیستم های جلوگیری از برخورد کردن به موانع در آب یا فضا می باشد. در ردیابی هدف زیرآب با توجه به سرعت کم انتشار امواج آکوستیکی در زیرآب و از طرفی سیگنال های نویز ناخواسته ی ناشی از سروصدای کشتی ها و عوامل زیستی، مسئله ردیابی دشوار است. در این پایان نامه با استفاده از سونار غیرفعال، سیگنال های ساطع شده از هدف با زوایای مختلف توسط دو حسگر دریافت می شود. بردار اندازه گیری دریافت شده توسط حسگرها، شامل زاویه ورود بین سیگنال آکوستیکی با محور افق (زاویه سمت) می باشد که یک رابطه ی غیرخطی با بردار حالت دارد. به علت غیرخطی بودن این مدل و با توجه به نویزی بودن داده ها، از صافی ذره ای استفاده می شود که با توجه به کارآمدی آن برای معادلات غیرخطی با نویز بالا، از آن استفاده شده است. اما در این صافی با پدیده فقر ذرات مواجه هستیم که عملا بعد از چند مرحله، تخمین موقعیت هدف تنها توسط چند نمونه انجام می شود که به نوعی تنوع پذیری ذرات از بین می رود. برای رفع این مسئله در این پایان نامه از منطق فازی استفاده شده است که در هنگام رخ دادن این پدیده ذرات با یک میزان پراکندگی مناسب در فضای جستجو پراکنده می شوند. مقدار این ضریب پراکندگی در هر لحظه توسط الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات انتخاب می شود که این ضریب پراکندگی بهینه منجر به قرار گرفتن ذرات در نقاطی بهتر می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در صافی ذره ای فازی بهینه شده علاوه بر بهبود مسئله واگرایی صافی ذره ای، زمان همگرایی آن کاهش یافته است که در نتیجه باعث بهبود دقت تخمین شده است. همچنین از نظر دقت و زمان تخمین، صافی ذره ای پیشنهاد شده نسبت به صافی ذره ای با خطی سازی محلی عملکرد بهتری را دارد و برای مسائل ردیابی با زمان واقعی کارآمدتر می باشد.