一種水下目標回波幾何亮點結構特徵提取方法

2023-06-08 11:20:31

一種水下目標回波幾何亮點結構特徵提取方法
【專利摘要】本發明屬於水聲技術應用領域，特別涉及用於水下沉底或掩埋目標的探測與識別的一種水下目標回波幾何亮點結構特徵提取方法。獲得目標回波的時頻分布圖像；構造與目標幾何亮點時頻分布相匹配的結構元；對目標回波信號的時頻分布圖像進行形態濾波開操作。本方法通過對目標回波信號的時頻分布進行圖像處理，在時頻平面上抑制混響並提取目標的幾何亮點結構。本發明的成果可以應用於水下目標探測識別系統中，提取穩定的目標回波信號特徵，提高探測準確率。
【專利說明】一種水下目標回波幾何亮點結構特徵提取方法
【技術領域】
[0001]本發 明屬於水聲技術應用領域，特別涉及用於水下沉底或掩埋目標的探測與識別的一種水下目標回波幾何亮點結構特徵提取方法。
【背景技術】
[0002]水下目標探測與識別的關鍵技術之一是從目標的聲納回波信號中提取出穩定的目標特徵，從而實現與海底沉積層、礁石和水下生物等目標的區分。根據對目標聲散射的分析，無論聲波以何種方式照射目標，目標稜角產生的幾何散射總是存在。由幾何散射形成的幾何亮點結構可以反映目標的幾何形狀與尺度信息，是目標回波的固有特徵。但是當目標處於沉底狀態時，強烈的海底混響會淹沒目標回波，因此如何有效的抑制混響並提取目標特徵一直是制約水下沉底目標探測與識別的難點問題。
[0003]目前水下目標回波信號特徵提取方法主要根據目標回波與混響不同的時頻特性。其中，目標幾何亮點的形成服從線性聲學規律，當主動聲吶發射LFM脈衝時，目標幾何亮點具有規則的時頻分布形式。而根據混響的點散射模型，形成混響的各散射點的幅度與相位都是隨機的，導致混響的時頻分布也是隨機的。根據這一特點，Wigner-Ville分布、小波包、Hilbert-Huang變換與分數階傅立葉變換等時頻分析方法被用於提取目標回波信號特徵。然而這些方法得到的目標回波與混響在時頻平面上的混合分布，對混響的抑制能力較弱，特徵形式對聲波入射角、頻率以及水底底質變化敏感，當目標回波被混響淹沒時無法識別出目標幾何亮點結構。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在於提供一種提高探測準確率的水下目標回波幾何亮點結構特徵提取方法。
[0005]本發明的內容是這樣實現的:
[0006]( I)獲得目標回波的時頻分布圖像:
[0007]當主動聲納發射線性調頻脈衝時，單個幾何亮點在時頻平面上的分布投影為有限長線段，令單個幾何亮點的信號形式為x(t) =θχρ?2π為信號起始頻率，m為調頻斜率，Wigner-Ville分布的時頻分布為，
[0008]
【權利要求】
1.一種水下目標回波幾何亮點結構特徵提取方法，其特徵在於: (1)獲得目標回波的時頻分布圖像: 當主動聲納發射線性調頻脈衝時，單個幾何亮點在時頻平面上的分布投影為有限長線段，令單個幾何亮點的信號形式為X (t) = exp[j2 π (fVt+mt2/2) ], 為信號起始頻率,m為調頻斜率，Wigner-Ville分布的時頻分布為，
【文檔編號】G01S15/89GK103901422SQ201410108098
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】李秀坤, 夏峙, 朱旭 申請人:哈爾濱工程大學