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前视声呐水下目标跟踪及识别技术研究的任务书
任务书
一、任务背景
水下目标的跟踪与识别是现今水下声呐技术中的一个重要研究方向，其中前视声呐在水下目标跟踪和识别方面具有广泛的应用前景。前视声呐是一种能够直接观测水下物体的三维位置和形状的声学成像技术，具有高分辨率和高保真度的优点，同时较传统声呐技术还具有更高的探测效率和成像速度。因此，前视声呐水下目标跟踪及识别技术研究对于实现海洋资源开发、海底灾害预测、水下作业等领域的科学研究和技术应用具有重要意义。
二、研究目标
本研究旨在基于前视声呐技术实现水下目标的跟踪和识别，具体研究目标如下：
1.研究前视声呐成像原理和技术特点；
2.分析水下目标运动规律和特征，确定有效的目标跟踪算法；
3.研究水下目标的特征提取方法，探索目标识别算法；
4.设计并实现水下目标跟踪及识别系统，对系统性能进行测试和评估；
5.对系统实验结果进行分析和总结，提出后续研究和应用的建议。
三、研究内容
1.前视声呐原理和技术特点
(1)前视声呐成像原理
(2)前视声呐的技术特点
2.水下目标运动规律和特征分析
(1)水下目标的运动规律分析
(2)水下目标的特征分析
3.目标跟踪算法研究
(1)Puasson概率公式
(2)基于Kalman滤波的目标跟踪算法
(3)基于粒子滤波的目标跟踪算法
4.目标识别算法研究
(1)SVM分类算法
(2)深度学习算法在目标识别中的应用
5.系统设计与实现
(1)系统设计与流程分析
(2)前视声呐控制及数据采集系统的实现
(3)目标跟踪算法和目标识别算法的实现
6.系统测试与性能评估
(1)测试数据采集与预处理
(2)测试数据分析与结果评估
7.实验结果分析与总结
(1)研究成果的描述和评估
(2)存在问题分析和未来研究方向
四、研究意义
本研究将探索基于前视声呐成像技术的水下目标跟踪和识别算法，提高水下目标探测和成像能力，为提高水下目标的识别准确性和定位精度，提供更为有效的理论和技术手段。研究成果可在海洋资源探测、海底工程及海洋安全等领域得到广泛应用，具有重要的经济，社会和国防意义。同时，本研究对当前水下声呐技术的发展和完善也具有一定的借鉴和推动作用。
五、研究计划和任务分配
1.研究时间：2019年9月至2020年3月，共计6个月。
2.任务分配：
（1）毕业生1：负责目标跟踪算法研究和系统实现。
（2）毕业生2：负责目标识别算法研究和系统实现。
（3）导师：负责项目指导和实验设计，共同完成研究计划。
3.具体工作计划如下：
（1）前期工作（2019年9月）：查阅相关文献，确定研究方向和研究计划。
（2）中期工作（2019年10月-2020年1月）：
任务1：研究前视声呐成像原理和技术特点，分析水下目标的运动规律和特征，确定有效的目标跟踪算法和目标识别算法。
任务2：设计并实现水下目标跟踪及识别系统，对系统性能进行测试和评估。
（3）后期工作（2020年2月-2020年3月）：对实验结果进行分析和总结，撰写研究报告和论文。
六、研究经费和设备要求
本研究所需经费为10万元，主要用于购买前视声呐设备、计算机硬件和实验材料等。研究所需设备包括前视声呐控制设备、声学传感器、计算机服务器等。
七、研究成果和验收标准
本项目研究成果包括论文、实验数据和研究报告等。验收标准主要包括论文质量、技术创新性和研究成果的实际应用价值等方面。
八、参考文献
1.何兴东,李海燕,闫琳等.基于前视声呐的水下目标识别算法研究[J].水声学,2017,36(3):211-214.
2.Geng,Z.,Cao,J.,Xu,F.,Zhang,Y.,&Liu,X.(2019).Fishrecognitionandtrackingbasedonforward-lookingsonarimagesusingconvolutionalneuralnetworks.Sensors,19(3),524.
3.Zhao,F.,&Wu,X.(2018).Underwatertargettrackingbasedonmulti-featurecombinationandadaptiveweights.JournalofOceanUniversityofChina,17(2),271-277.