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.

اهمیت غیر قابل انکار دریاها و اقیانوس ها در کاربردهای تجاری، تفریحی و دفاعی سبب شده تشخیص و ردیابی اجسام موجود در دریاها به عنوان یکی از زمینه های تحقیقاتی مهم، مطرح گردد. نیاز به ارتقا و بهبود دقت، پایداری و اجتناب از ریسک، با ظهور برنامه های کاربردی جدید و با رشد پذیرش ربات های زیرآبی در صنایع نظامی و غیرنظامی گسترش می یابد. یکی از عوامل اصلی، در عملیات زیر آب، توانایی اجرای عملیات طولانی مدت به صورت کاملاً خودکار و بدون نظارت از سوی یک کشتی روی سطح آب می باشد ، که این موضوع ضرورت پژوهش در مورد ردیابی زیر آب را پر رنگ تر می کند. در این پایان نامه سیگنال های ساطع شده از هدف با زوایای مختلف توسط چند حسگر دریافت می شوند. بردار اندازه گیری دریافت شده توسط حسگرها، شامل زاویه ورود بین سیگنال آکوستیکی با محور افق می باشد که یک رابطه غیر خطی با بردار حالت دارد. به علت غیرخطی بودن این مدل و با توجه به نویزی بودن داده ها، از صافی کالمن بی رد استفاده می کنیم. در این پایان نامه از نوع خاصی از صافی کالمن بی رد، به نام صافی کالمن بی رد افزوده استفاده خواهد شد که با صافی کالمن توسعه یافته و کالمن بی رد مقایسه می شود. به علت استفاده از چند حسگر، نیاز به ترکیب اطلاعات این حسگرها ضروری می باشد. از روش ترکیب اطلاعات کواریانس استفاده می کنیم و روش پیشنهادی با این روش مقایسه می شود که کارایی روش پیشنهادی در نتایج مشخص می-باشد. روش پیشنهادی ترکیب اطلاعات با ترکیب دو حسگر با هم مزیت هایی نسبت به روش ترکیب اطلاعات تک حسگر دارد، که می توان از بالا رفتن دقت تخمین و کاهش خطای ردیابی نام برد. در انتها با بررسی جایابی حسگرها، سه مدل جایابی برای چهار حسگر پیشنهاد شده، که مدل بیزوی در مسئله مورد بحث دارای مشاهده پذیری بهتری نسبت به سایر مدل ها می باشد.