第２８卷第６期 ２００６年ｌ２月 指挥控制与仿真 Ｃｏｍｍａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ＆Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｖｌ０１．２８ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２００６ 文章编号：ｌ６７３—３８ｌ９（２００６）０６．００３１．０４ 被动声纳浮标目标运动分析及其仿真计算 陆光宇‘，董志荣 ，惠小霞 （１．海军装备部电子部，北京１００８４１；２．中国船舶重工集团公司江苏自动化研究所，江苏连云港 ２２２００６） 摘 要：针对直升机搜索潜艇的特点，研究了被动声纳浮标目标运动分析问题。对固定目标和匀速直线运动 目标，分别应用确定性计算和线性最小二乘法进行数学建模及其仿真。仿真结果表明该模型可行，能对被动 式声纳浮标搜潜的目标定位提供算法依据。 关键词：被动声纳浮标；确定性计算；线性最小二乘 中图分类号：Ｕ６６６．７ 文献标识码：Ａ ＴＭＡ ｏｎ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｓｏｎａｒ—Ｂｕｏｙ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ＬＵ Ｇｕａｎｇ．ｙｕ ，ＤＯＮＧ Ｚｈｉ．ｒｏｎｇ ，ＨＵＩ Ｘｉａｏ．ｘｉａ２ （１．Ｎａｖｙ Ａｒｍａｍｅｎｔ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｂｅｉｊ ｉｎｇ １ ００８４ １，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｊｉａｎｇｓｕ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＳＩＣ，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ ２２２００６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ＴＭＡ（Ｔａｒｇｅｔ Ｍｏｖｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ）ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐａｓｓｉｖｅ ｓｏｎａｒ・ｂｕｏｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ．Ｆｏｒ ｆｉｘｅｄ ｔａｒｇｅｔｓ ａｎｄ ｍｏｖｉｎｇ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｔａｒｇｅｔｓ， ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｉｎｅａｒ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ａｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔＯ ｓｅｔ ｕｐ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔＯ ｄｏ ｓｏｍｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｕｇｇｅｓｔ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍｏｄｅｌ ｉＳ ｆｅａｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｉｔ Ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｏｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔＯ ｔａｒｇｅｔ・ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｆｏｒ ｐａｓｓｉｖｅ ｓｏｎａｒ・ｂｕｏｙ ｔＯ ｓｅａｒｃｈ ｓｕｂｍａｒｉｎｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐａｓｓｉｖｅ ｓｏｎａｒ．ｂｕｏｙ；ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｌｉｎｅａｒ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ １ 声纳浮标目标运动分析问题 声纳浮标目标运动分析是一个崭新的课题，国 外资料中仅有手工定位方法的说明，国内对声纳浮 标定位计算的文章发表也不多【ｌ 】。 利用声纳浮标对水下潜艇进行定位是直升机反 潜的主要手段之一。由于浮标靠直升机来投放，受 直升机悬停、风、人工驾驶等因素的作用，直升机 本身定位难以准确，因而投放定向声纳浮标的位置 会受到影响；声纳浮标无线，换能器受风、浪、涌 的影响，因而定向声纳浮标的位置也会受到影响； 声纳浮标的发射与直升机的接收，均会受浮标、直 升机动态的变化而变化，因此声纳浮标量测误差较 大。又由于直升机搜潜，潜艇的速度相对较慢，浮 标对目标的量测受各种条件限制，量测精度不高。 被动定向声纳浮标，只能测向，不能定位，我 们将研究被动定向声纳浮标对固定目标、匀速直线 运动目标的运动分析。 ２ 被动声纳浮标固定目标运动分析¨１ 收稿日期：２００６．０５．２３ 修回日期：２００６．０７．１２ 作者简介：陆光字（１９７９．）．男．辽宁锦州人，参谋， 研究方向为海军信息系统。 董志荣（１９３７一）．男，研究员，博士生导师。 惠小霞（１９７９．）．女，助理工程师。 假设目标不动。此时直升机一浮标一目标态势 如图１，图中Ｍ（ｘ， ）为目标位置； Ｙ）为第ｉ个 声纳浮标位置。显然，在被动定向声纳浮标量测时， 只放一个声纳浮标是无法定位。 取直角坐标系，ＯＸ轴取正东， 取正北，ＯＺ取 在直升机垂直水平面垂线上（声纳浮标与目标之间 高差忽略，认为在同一个水平面上），０取在直升机 与水平面的垂足上。由于浮标为飞机所投，所以 ，Ｙ ）＇（ １，２，…，ｍ）坐标已知，显然浮标坐标与 量测有如下关系： ＝口ｒｃ僖 （ｆ＝ｌ，…，ｍ：Ｊ：１，２，…， ）（Ｉ） Ｙ—ｙ Ｕ 其中： 是第ｉ个浮标的第 个时刻目标的量测方 位； 是第ｆ个浮标 时刻在 轴上的位置分量；Ｙ 是第ｆ个浮标 时刻在Ｙ轴上的位置分量。 假定ｍ个浮标静止时（即方位确定），即 Ｘｉｊ Ｘｉ （２） ｆ 由于目标不动所以（１）式可以化简为 Ｐｉ：口ｒｃ僖 玉（ ｌ，…，ｍ） （３） Ｙ—‘Ｙｉ 我们的目标运动分析问题即为：怎样利用ｍ个 被动声纳浮标对固定目标同步量测的方位估计目标 的坐标？
主动运动的名词解释
主动运动是人体自身通过神经系统的调控，主动主导身体肌肉参与并完成的一种运动形式。与之相对的是被动运动，被动运动是外界力在作用下直接导致身体部位发生运动的状态。主动运动具有独特的特点和重要的作用，深入理解主动运动对于我们认识和发展人体运动能力具有重要意义。
一、主动运动的特点
1. 自主性：主动运动是由人体自身神经系统产生的动力驱使的运动形式。不同于被动运动的外界力驱动，主动运动涉及到人体神经系统的参与与控制，需要通过中枢神经系统与肌肉的协调来实现。
2. 意识参与：主动运动需求在运动过程中进行意识参与，并需要运用意识进行调节。通过思考和决策，人体能够掌握与运动相适应的节奏和动作，从而实现运动动作的控制和协调。
3. 多样性：主动运动具有丰富多样的形式与方式，包括日常的散步、跑步、打字等简单运动，以及各种体育运动、艺术表演等复杂的运动形式。这种多样性使得主动运动能够满足不同群体的需求，从而促进身体健康和人际交往。
二、主动运动的作用
1. 健康维护：主动运动在促进人体健康方面具有重要作用。它可以增强肌肉力量和柔韧性，改善心肺功能，有益于心血管健康。此外，主动运动还能提高免疫功能，增加抗病能力，对预防疾病如肥胖症、心血管疾病等具有积极作用。
2. 发展运动能力：主动运动是培养和发展人体运动能力的重要途径。通过长期的主动运动锻炼，人体能够提高运动协调性、反应能力和灵活性，增加运动技能和动作水平，提高运动能力。 3. 心理调节：主动运动在心理健康方面也起着重要作用。运动可以促进大脑释放多巴胺、血清素等神经递质，提升个体的情绪，减轻压力，缓解焦虑和抑郁。同时，主动运动也能提高注意力和学习能力，改善记忆力和思维灵活性。
4. 促进社会交往：主动运动为人们提供了参与和交流的机会，可以促进社会交往和群体凝聚力。通过加入运动团队、参与体育活动等形式，人们可以拓展社交关系，增进友谊，促进团队协作和集体荣誉感。
细胞的运动与细胞骨架
细胞，作为生物体的基本单位，具有生命活动的基本功能。然而，细胞能够实现自身运动的能力是令人着迷的。这种运动的基础就是细胞骨架。细胞骨架是由微丝、微管以及中间纤维等组成的复杂网络结构，它在细胞内起着支撑、维持形态和运动的关键作用。本文将深入探讨细胞的运动过程以及与细胞骨架的关联。
一、细胞的运动方式
细胞的运动可以分为两种方式：主动运动和被动运动。
1. 主动运动
主动运动是细胞根据内外环境的信号主动改变形态和位置的运动方式。主要包括自由游动、触须伸缩、胞质流动等。其中，自由游动是生物体内部许多细胞的重要特征，如鞭毛细胞和纤毛细胞通过鞭毛或纤毛的摆动来实现自身的游动。而触须的伸缩机制则是一些原生动物细胞用于觅食和捕食的重要手段。胞质流动则是细胞中质膜或液滴等结构的运动，它有助于细胞内分子的传输和排泄。
2. 被动运动
被动运动是指细胞由于外界力的作用产生的运动。细胞的被动运动可以是受到外力的推动，如一些细胞在液体或气体中通过流体的推动而发生移动；也可以是受到表面的摩擦力和阻力的影响而发生形态变化。 二、细胞运动与细胞骨架的关系
细胞的运动是由细胞骨架的增长、重组和收缩等过程调控的。细胞骨架主要包括微丝、微管和中间纤维三种结构。
1. 微丝
微丝是由细胞内一种名为肌动蛋白的蛋白质组成的细丝状结构。微丝的动态重排与细胞的运动密切相关。例如，肌肉细胞通过微丝的收缩来实现肌肉的收缩与放松，从而产生力量。此外，在细胞的内外环境信号诱导下，微丝的重组还能改变细胞的形态，如细胞的收缩和伸展。
2. 微管
微管由一种名为α-和β-微管蛋白的蛋白质组成的管状结构。微管对细胞的定向运动起着重要作用，如维管植物的根尖细胞通过微管的有序组织实现极性的细胞伸长，从而使植物向阳性地生长和定向。此外，微管还参与细胞内物质的运输，如高尔基体的循环和分裂时染色体的分离等。
3. 中间纤维
中间纤维是一种比较稳定的细胞骨架成分，由多种蛋白质组成。它主要参与细胞的力学性能和细胞的形态维持，如结缔组织中的纤原细胞依赖中间纤维的支撑维持组织的完整性和形态。
气孔运动的机制
气孔运动是植物表面上的微小孔道，在植物生长和发育过程中具有重要作用。气孔运动是受到环境因素的控制，例如光照、二氧化碳浓度、水分状况等。
气孔运动的机制可以分为两种类型：被动运动和主动运动。
1.被动运动。
被动运动是指气孔在不需要能量消耗的条件下，由外界环境所导致的运动。例如在植物温度过高时，气孔会被胁迫关闭以减少水分流失。
2.主动运动。
主动运动是指植物主动控制气孔的开闭，需要植物消耗能量。气孔开闭是由两个成对的保卫细胞控制的。当保卫细胞内部贮存的离子和水分发生变化时，保卫细胞会膨胀或收缩，从而导致气孔的开闭。此外，植物还可以通过信号传导途径来调控气孔开闭。例如贝叶斯酸（ABA）可以通过与保卫细胞的蛋白相互作用，从而调节气孔开闭。
