[發明專利]一種基于波數譜能量累積分布的目標深度辨識方法及系統

在審

• 申請號: 202010904132.2
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112034440A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 鄭恩明;陳新華;李嶷;楊鶴
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01S7/539
• 分類號: G01S7/539
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 楊青;李彪

1.一種基于波數譜能量累積分布的目標深度辨識方法，所述方法包括：

以水平拖線陣搭載的水面平臺輻射噪聲作為參考源，采用模態域波束形成方法得到水面平臺輻射噪聲的模態波數譜；

對水面平臺輻射噪聲的模態波數譜依次進行歸一化處理和統計處理，得到水面平臺輻射噪聲的模態波數譜能量累積分布，由此計算得到水面平臺輻射噪聲在波數譜1/3處的能量累積值，并作為判決基準；

采用模態域波束形成方法得到深度待判決目標的模態波數譜；

對深度待判決目標的模態波數譜依次進行歸一化處理和統計處理，得到深度待判決目標的模態波數譜能量累積分布，并由此計算得到深度待判決目標在波數譜1/3處的能量累積值；

將深度待判決目標在波數譜1/3處的能量累積值與判決基準進行比較，得到比較結果；

依據比較結果對待判決目標的深度進行辨識，得到判決結果。

2.根據權利要求1所述的基于波數譜能量累積分布的目標深度辨識方法，其特征在于，所述方法具體包括：

步驟1)根據應用水域深度H，聲速分布c，處理數據頻帶f，水平拖線陣孔徑計L，計算得到模態波數k對應的上限k_max和下限k_min：

其中，M為模態總數，為向下取整運算符；

步驟2)采用模態域波束形成方法得到水面平臺輻射噪聲的模態波數譜P(k)：

其中，X_n(f)為水平拖線陣第n陣元拾取數據，N為陣元數，d為相鄰陣元間距，θ₀為水面平臺相對水平拖線陣方位角，k_space＝-0.0001為波數滑動步長；

步驟3)對水面平臺輻射噪聲的模態波數譜P(k)進行歸一化處理，得到水面平臺輻射噪聲的幅度歸一化模態波數譜

其中，P_max＝max(|P(k)|)為模態波數譜最大值，max(·)為最大值求取運算符，|·|為絕對值求取運算符；

步驟4)統計的模態波數譜能量累積分布

步驟5)計算在波數譜1/3處的能量累積值

步驟6)采用模態域波束形成方法得到深度待判目標的模態波數譜P_s(k)：

其中，θ_s為深度待判目標相對水平拖線陣方位角；

步驟7)對深度待判目標的模態波數譜P_s(k)進行歸一化處理，得到深度待判目標的幅度歸一化模態波數譜

其中，P_s,max＝max(|P_s(k)|)；

步驟8)統計的能量累積分布

步驟9)計算在波數譜1/3處的能量累積值

步驟10)以為判決基準，將與判決基準進行比較，得到待判決目標深度的判決結果：當時，目標為水下目標；否則，目標為水面目標；從而實現對待判決目標的深度辨識。

3.一種基于波數譜能量累積分布的目標深度辨識系統，其特征在于，所述系統包括：輻射噪聲模態波數譜生成模塊、輻射噪聲能量累積值生成模塊、待判決目標模態波數譜生成模塊、待判決目標能量累積值生成模塊和目標深度辨識模塊；其中，

所述輻射噪聲模態波數譜生成模塊，用于以水平拖線陣搭載的水面平臺輻射噪聲作為參考源，采用模態域波束形成方法得到水面平臺輻射噪聲的模態波數譜；

所述輻射噪聲能量累積值生成模塊，用于對水面平臺輻射噪聲的模態波數譜依次進行歸一化處理和統計處理，得到水面平臺輻射噪聲的模態波數譜能量累積分布，由此計算得到水面平臺輻射噪聲在波數譜1/3處的能量累積值，并作為判決基準；

所述待判決目標模態波數譜生成模塊，用于采用模態域波束形成方法得到深度待判決目標的模態波數譜；

所述待判決目標能量累積值生成模塊，用于對深度待判決目標的模態波數譜依次進行歸一化處理和統計處理，得到深度待判決目標的模態波數譜能量累積分布，并由此計算得到深度待判決目標在波數譜1/3處的能量累積值；

所述目標深度辨識模塊，用于將深度待判決目標在波數譜1/3處的能量累積值與判決基準進行比較，得到比較結果，依據比較結果對待判決目標的深度進行辨識，得到判決結果。