[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于避碰聲納的水下障礙物目標(biāo)檢測(cè)跟蹤方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110572977.0
• 申請(qǐng)日: 2021-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113447932A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣立軍;劉佳;張謙
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01S15/66
• 分類(lèi)號(hào): G01S15/66;G01S15/93;G01S7/539;G06F17/11
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;李彪

1.一種用于避碰聲納的水下障礙物目標(biāo)檢測(cè)跟蹤方法，其特征在于，該方法包括：

潛航器駛?cè)肽骋荒繕?biāo)水域后，潛航器上設(shè)置的水聽(tīng)器陣列發(fā)射多個(gè)聲信號(hào)，對(duì)該目標(biāo)水域中的多個(gè)水下障礙物目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)；

每個(gè)水下疑似目標(biāo)在聲信號(hào)的激發(fā)下，產(chǎn)生回波，得到多個(gè)水下疑似目標(biāo)和回波信號(hào)；

設(shè)置在潛航器上的避碰聲納采集每個(gè)水下疑似目標(biāo)的回波信號(hào)，對(duì)每個(gè)回波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理，獲得N個(gè)目標(biāo)及對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)；

通過(guò)聲圖獲取每個(gè)目標(biāo)的速度和方向，并對(duì)每個(gè)目標(biāo)進(jìn)行速度和方向判定，遍歷N個(gè)目標(biāo)中的每個(gè)目標(biāo)，重復(fù)上述過(guò)程，刪除干擾目標(biāo)，獲得多個(gè)有效目標(biāo)及有效目標(biāo)的速度和方向，完成對(duì)水下障礙物目標(biāo)的檢測(cè)跟蹤。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于避碰聲納的水下障礙物目標(biāo)檢測(cè)跟蹤方法，其特征在于，所述設(shè)置在潛航器上的避碰聲納采集每個(gè)水下疑似目標(biāo)的回波信號(hào)，對(duì)每個(gè)回波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)處理，獲得N個(gè)目標(biāo)及對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)；具體包括：

設(shè)置在潛航器上的避碰聲納采集第i個(gè)水下疑似目標(biāo)的回波信號(hào)，該回波信號(hào)為扇形覆蓋[-θ，θ]開(kāi)角內(nèi)的回波信號(hào)，第i個(gè)水下疑似目標(biāo)的回波信號(hào)；

避碰聲納采集第i個(gè)水下疑似目標(biāo)的回波持續(xù)時(shí)間t＝t₂-t₁；

其中，t₁為第i個(gè)水下疑似目標(biāo)的回波的起始時(shí)刻；t₂為第i個(gè)水下疑似目標(biāo)的回波的終止時(shí)刻；

判斷第i個(gè)水下疑似目標(biāo)的回波強(qiáng)度和回波持續(xù)時(shí)間：

如果第i個(gè)水下疑似目標(biāo)的回波強(qiáng)度大于預(yù)先設(shè)定的回波強(qiáng)度T，且第i個(gè)水下疑似目標(biāo)的回波持續(xù)時(shí)間大于預(yù)先設(shè)定的回波持續(xù)時(shí)間T₀，則認(rèn)為第i個(gè)水下疑似目標(biāo)為目標(biāo)，并統(tǒng)計(jì)目標(biāo)的數(shù)量，獲得N個(gè)目標(biāo)及其對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)；

如果第i個(gè)水下疑似目標(biāo)的回波強(qiáng)度小于或等于預(yù)先設(shè)定的回波強(qiáng)度T，或第i個(gè)水下疑似目標(biāo)的回波持續(xù)時(shí)間小于或等于預(yù)先設(shè)定的回波持續(xù)時(shí)間T₀，則認(rèn)為第i個(gè)水下疑似目標(biāo)為無(wú)效目標(biāo)，并進(jìn)行刪除；

其中，

其中，τ為發(fā)射的聲信號(hào)脈寬；L為目標(biāo)尺度；c為聲速；θ₀為發(fā)射的聲波對(duì)目標(biāo)的入射角；

預(yù)先設(shè)定的回波強(qiáng)度T是根據(jù)目標(biāo)回波強(qiáng)度理論值或?qū)崪y(cè)經(jīng)驗(yàn)值確定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于避碰聲納的水下障礙物目標(biāo)檢測(cè)跟蹤方法，其特征在于，所述通過(guò)聲圖獲取每個(gè)目標(biāo)的速度和方向，并對(duì)每個(gè)目標(biāo)進(jìn)行速度和方向判定，遍歷N個(gè)目標(biāo)中的每個(gè)目標(biāo)，重復(fù)上述過(guò)程，刪除干擾目標(biāo)，獲得多個(gè)有效目標(biāo)及有效目標(biāo)的速度和方向，完成對(duì)水下障礙物目標(biāo)的檢測(cè)跟蹤；具體包括：

通過(guò)聲圖獲得第i個(gè)目標(biāo)Ai在t_i時(shí)刻的目標(biāo)位置(R_i，θ_i)和第i個(gè)目標(biāo)Ai在t_i+1時(shí)刻的目標(biāo)位置(R_i+1，θ_i+1)，從而獲得第i個(gè)目標(biāo)的速度V_i和方向角Δθ：

Δθ＝θ_i+1-θ_i

其中，R_i為在預(yù)先建立的極坐標(biāo)系下，第i個(gè)目標(biāo)Ai在t_i時(shí)刻到原點(diǎn)的距離；θ_i為在預(yù)先建立的極坐標(biāo)系下，第i個(gè)目標(biāo)Ai在t_i時(shí)刻的方位角；R_i+1為在預(yù)先建立的極坐標(biāo)系下，第i個(gè)目標(biāo)Ai在t_i+1時(shí)刻到原點(diǎn)的距離；θ_i+1為在預(yù)先建立的極坐標(biāo)系下，第i個(gè)目標(biāo)Ai在t_i+1時(shí)刻的方位角；

根據(jù)獲得的N個(gè)目標(biāo)，遍歷每個(gè)目標(biāo)，獲得每個(gè)目標(biāo)的速度和方向角；

根據(jù)每個(gè)目標(biāo)的速度和方向角，再結(jié)合無(wú)人潛航器的運(yùn)動(dòng)信息，刪除隨機(jī)出現(xiàn)的、不具有規(guī)律移動(dòng)的干擾目標(biāo)，獲得多個(gè)有效目標(biāo)及有效目標(biāo)的速度和方向，完成對(duì)水下障礙物目標(biāo)的檢測(cè)跟蹤。