[發明專利]基于太赫茲雷達的聲致水面微動特征提取方法及裝置

有效

• 申請號: 202110619739.0
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113359207B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 鄧彬;湯斌;楊琪;王宏強;郭超
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10;G01H9/00
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本申請涉及一種基于太赫茲雷達的聲致水面微動特征提取方法及裝置。所述方法包括：獲取由太赫茲雷達探測目標水面后得到的回波信號，基于回波信號提取相應的一維距離像，根據一維距離像結合相位測距方法得到目標水面的原始振動信號，依次對原始振動信號進行小波閾值濾波以及卡爾曼濾波后得到目標水面的真實振動信號，最后根據真實振動信號進行時頻分析，得到聲致水面微動特征。采用本方法能夠在水面有較大波動(湖面、海面)的實際情況下精確提取聲致水面微動的有效特征。

技術領域

本申請涉及雷達探測水面技術領域，特別是涉及一種基于太赫茲雷達的聲致水面微動特征提取方法及裝置。

背景技術

水下信息網是我國海洋環境保障體系的重要組成部分之一，建設水下信息網，及時獲取水下信息，可有效實施水下監測，可用于海洋學數據采集、水下目標探測、海底異常地震火山活動監測等方面。但是，海洋作為一個巨大的屏障，絕大多數頻段的電磁波難以逾越這一障礙，一般只能傳播數米至幾十米，嚴重阻礙了信息數據鏈的水下延伸。

近年來，水聲基礎理論和技術的發展為實現水空跨介質信息傳遞提供了一條有效途徑。聲波是人類目前所知唯一能在海水中遠距離傳播的信息載體，海洋里聲波信號隨距離的衰減比電磁波要小1000倍以上，水下的中遠程通信組網應主要依靠水聲通信方式。但是，如何利用電磁波從空中獲取水下的通信信息，需要對聲源激發水表面表形成機理以及強雜波噪聲條件下水面微弱微動特征提取方法展開研究。

目前國內外在激光探測聲致水面通信方面取得了一定進展，但是激光光斑一般較小，難以實現目標穩定跟蹤和探測。在微波探測聲致水面方面，早在1972年，美國加利福尼亞大學電子學研究所利用微波雷達開展了一系列聲致水面微動探測初步實驗，并探討了微波雷達水-空跨介質通信的可行性；2018年，美國麻省理工學院相關研究組基于毫米波雷達微動探測，并展開了跨介質水聲-雷達通信(Translational Acoustic-RF communication,TARF)的原理性驗證，利用毫米波雷達取得了一系列研究成果，但是實驗環境較理想化，對于水面起伏較大情況下的雜波干擾抑制方面研究還不夠深入。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠至少解決其中一個技術問題的基于太赫茲雷達的聲致水面微動特征提取方法及裝置。

本申請提供了一種基于太赫茲雷達的聲致水面微動特征提取方法，所述方法包括：

獲取回波信號，所述回波信號為采用太赫茲雷達探測目標水面后得到的回波信號；

基于所述回波信號提取相應的一維距離像，根據所述一維距離像結合相位測距方法得到目標水面的原始振動信號；

對所述原始振動信號進行小波閾值濾波以去除水面雜波噪聲得到初去噪的原始振動信號，再對所述初去噪后的原始振動信號進行卡爾曼濾波以去除太赫茲雷達帶來的相位噪聲以得到目標水面的真實振動信號；

根據所述真實振動信號進行時頻分析，得到聲致水面微動特征。

在其中一個實施例中，所述基于所述回波信號提取相應的一維距離像包括：

獲取參考目標位置，并根據所述參考目標位置到太赫茲雷達之間的距離得到參考回波信號；

計算所述回波信號以及參考回波信號的差頻信號，且對所述差頻信號進行快速傅里葉變換得到所述一維距離像。

在其中一個實施例中，所述根據所述一維距離像結合相位測距方法得到目標水面的原始振動信號包括：

根據所述一維距離像中提取所述目標水平面中各點目標所在距離單元的延遲相位；

對各點目標對應的延遲相位進行相位解纏處理得到目標水面的原始振動信號。

在其中一個實施例中，對所述原始振動信號進行小波閾值濾波包括：