[發(fā)明專利]基于高刷新率聲脈沖的水下弱目標(biāo)回波檢測前跟蹤方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010215107.3
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111427042B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張殿倫;高林森;滕婷婷;孫大軍;蘭華林;梅繼丹
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01S15/66
• 分類號: G01S15/66;G01S7/524;G01S7/539
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 劉強(qiáng)

基于高刷新率聲脈沖的水下弱目標(biāo)回波檢測前跟蹤方法，涉及信號處理領(lǐng)域，針對現(xiàn)有技術(shù)中由于水下環(huán)境不穩(wěn)定帶來的干擾及刷新率低進(jìn)而導(dǎo)致探測效率低的問題，包括以下步驟：步驟一：基于高功率低刷新率信號，使其在同一周期內(nèi)增加發(fā)射聲脈沖個數(shù)，且在周期內(nèi)發(fā)射能量一定的情況下降低單個發(fā)射聲脈沖的功率，得到低功率高刷新率信號，并將其作為發(fā)射信號；步驟二：將主動聲納探測系統(tǒng)接收到的回波信號進(jìn)行匹配濾波處理；步驟三：結(jié)合弱目標(biāo)的運(yùn)動狀態(tài)及步驟二中匹配濾波處理的結(jié)果建立目標(biāo)的狀態(tài)方程及量測方程；步驟四：將步驟二得到的量測值結(jié)合步驟三中建立的運(yùn)動方程及量測方程，然后通過檢測前跟蹤方法進(jìn)行處理，得到弱目標(biāo)的檢測、跟蹤結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號處理領(lǐng)域，具體為一種基于高刷新率聲脈沖的水下弱目標(biāo)回波檢測前跟蹤方法。

背景技術(shù)

無論是軍事還是民事領(lǐng)域，水下弱目標(biāo)的檢測與跟蹤一直是一個熱點(diǎn)與難點(diǎn)問題。在水聲探測中，主動探測由于具有可控性強(qiáng)、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。但是針對于水下弱目標(biāo)的主動探測仍然是一個難點(diǎn)。首先，對于遠(yuǎn)距離目標(biāo)探測，聲脈沖的發(fā)射周期長，目標(biāo)在此期間極易發(fā)生機(jī)動，發(fā)射信號的刷新率低導(dǎo)致探測效率降低，會出現(xiàn)目標(biāo)的錯跟、漏跟等情況。其次，在探測過程中，水聲環(huán)境存在著各種各樣的未知干擾，十分不穩(wěn)定，導(dǎo)致弱目標(biāo)的很容易淹沒在此類干擾中，檢測出的可觀測點(diǎn)跡或斷斷續(xù)續(xù)或虛警過多，給后續(xù)跟蹤帶來困難。

傳統(tǒng)的檢測與跟蹤過程為獲得傳感器的原始數(shù)據(jù)，對單幀數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，檢測門限可以為固定值或自適應(yīng)值，檢測出來的點(diǎn)跡作為量測值輸入到跟蹤系統(tǒng)中，由跟蹤算法估計(jì)目標(biāo)的運(yùn)動航跡。針對于水下弱目標(biāo)檢測，由于水下環(huán)境復(fù)雜，固定檢測門限設(shè)置困難，若門限太高則容易漏檢，門限太低則虛警太多，對后續(xù)跟蹤不利；自適應(yīng)門限也容易受各種參數(shù)及強(qiáng)干擾影響，導(dǎo)致弱目標(biāo)的虛警及漏檢。檢測效果的好壞會直接影響到后續(xù)的跟蹤結(jié)果，若虛警過多，則容易導(dǎo)致跟蹤軌跡偏移；若漏檢過多，則容易導(dǎo)致跟蹤中斷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：針對現(xiàn)有技術(shù)中由于水下環(huán)境不穩(wěn)定帶來的干擾及刷新率低進(jìn)而導(dǎo)致探測效率低的問題，提出一種基于高刷新率聲脈沖的水下弱目標(biāo)回波檢測前跟蹤方法。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：

基于高刷新率聲脈沖的水下弱目標(biāo)回波檢測前跟蹤方法，包括以下步驟：

步驟一：基于高功率低刷新率信號，使其在同一周期內(nèi)增加發(fā)射聲脈沖個數(shù)，且在周期內(nèi)發(fā)射能量一定的情況下降低單個發(fā)射聲脈沖的功率，得到低功率高刷新率信號，并將其作為發(fā)射信號；

步驟二：將主動聲納探測系統(tǒng)接收到的回波信號進(jìn)行匹配濾波處理；

步驟三：結(jié)合弱目標(biāo)的運(yùn)動狀態(tài)及步驟二中匹配濾波處理的結(jié)果建立目標(biāo)的狀態(tài)方程及量測方程；

步驟四：將步驟二得到的量測值結(jié)合步驟三中建立的運(yùn)動方程及量測方程，然后通過檢測前跟蹤方法進(jìn)行處理，得到弱目標(biāo)的檢測、跟蹤結(jié)果。

進(jìn)一步的，所述步驟一中低功率高刷新率信號的單脈沖功率計(jì)算過程為：

假設(shè)發(fā)射信號為s(t)，單個發(fā)射聲脈沖的功率為P_1ping，T₀為信號脈寬，當(dāng)在信號的發(fā)射周期T內(nèi)信號的發(fā)射次數(shù)為1，即刷新率為1ping/T時(shí)，在周期T內(nèi)的發(fā)射總能量W為：

W＝P_1ping·T₀ (1)當(dāng)發(fā)射信號的刷新率變?yōu)閯t：

W＝P_Nping·NT₀ (2)

通過(1)和(2)得到當(dāng)信號的刷新率變?yōu)镹ping/T時(shí)，發(fā)射信號的單個聲脈沖的功率為：

P_Nping＝P_1ping/N。 (3)