声纳---水下机器人前视声呐多目标跟踪技术研究--16年，哈工程，马珊，博士毕业论文
（１）多目标跟踪硬件系统
多目标跟踪硬件系统由以下几部分组成：
前视声呐传感器、ＰＣ１０４计算机、电源模块、隔离器、硫化电缆线、网线等。
其中，前视声呐传感器釆用Ｔｒｉｔｅｃｈ公司的型号为ＳｅａＫｉｎｇＤＳＴ的前视声呐，前视声呐安置在机器人头部，如图５．２所示。
前视声呐通过水密加长的硫化电缆与耐压舱中的ＰＣ１０４计算机相连。前视声呐采集到的数据由水密电缆传送给ＰＣ１０４。传感器的开关也由耐压舱内的继电器来控制，电源模块用来给传感器供电，隔离器用来保证信号稳定。
ＰＣ１０４计算机选用盛博公司的ＣＰＵ模块板，如图５．２所示。此ＣＰＵ板上集成有一个网卡模块，通过网线与网络交换机相连。采用ＴＣＰ／ＩＰ协议，用来实现多目标跟踪系统与其它系统，以及与水面声呐监控间的数据交换。另外集成有一个串口模块，采用ＲＳ２３２协议进行串口通信，用于接收通过水密电缆传输来的前视声呐数据。为了提高数据的存储能力，本系统另外装备有一个大容童的移动硬盘。
多目标跟踪硬件系统结构图
（２）多目标跟踪软件系统
多目标跟踪软件系统是基于嵌入式操作系统ＶｘＷｏｒｋｓ设计的。ＶｘＷｏｒｋｓ操作系统是一个实时操作系统，可以对外界命令实现实时响应，并且可以进行多任务设计。实际设计过程中，ＶｘＷｏｒｋｓ采用基于优先级的可抢占式调度，通过设定任务的优先级控制各任务的执行。为了完成声呐数据的采集、传输、处理以及多任务间的调度，涉及到的内容主要有ＴＣＰ／ＩＰ网络编程、串口通信、数字图像处理算法和目标跟踪算法等。
多目标跟踪的软件系统主要由以下几个模块组成：前视声呐数据接收模块、声呐图像处理模块、声呐图像特征提取选择与融合模块、数据关联－粒子滤波跟踪模块、目标轨迹管理模块、与主控间数据交换模块、与上层监控间数据交换模块。
多目标跟踪软件系统流程图
左侧 为多目标跟踪算法，包括声呐数据读取、图像生成、图像处理、跟踪算法、目标轨迹生成几部分。
中间 为数据通信方式，用于声呐与处理器、主控系统和上层监控间的通信。
右部 为与多目标跟踪处理器有关的其他模块。
多目标跟踪软件系统的程序运行中，首先执行初始化任务，将数据参数、网络参数、串口参数等进行初始化。随即启动主任务，从串口读取声呐数据，并通过图像处理和轨迹跟踪处理，得到目标的轨迹信息，并通过网络连接发送至主控系统和声呐上层监控。在跟踪任务完成时，按照先后顺序分别关闭主任务、串口、网络、信号量，最后释放内存。多目标跟踪任务在ＶｘＷｏｒｋｓ系统下的任务实现如图５．５所示。
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