水下目标

摘要： 综合考虑海战场对抗环境,计算了水下球形壳体目标的声散射特性和在壳体外敷设黏弹性材料阻尼层后的声散射特性.利用被敌发现概率评估水下航行器的隐身性能,给出了一种基于舰艇声呐探测的水下航行器水声对抗特性评价方法.结果表明:敷设黏弹性阻尼层后目标强度在大半部分分析频段上均有降低,特别是低频段的水下目标声对抗特性有了较大的提高.敷设黏弹性阻尼层可以降低水下目标声散射强度,改善水下目标的声隐身性能.

摘要： 为了提高低信噪比条件下声呐系统的探测性能,本文提出了基于声矢量传感器的匹配滤波频域输出后置处理方法,对声矢量传感器中匹配滤波频域输出后的不同通道间的信号做卷积联合处理和自适应线谱增强,改善时域输出脉冲强度。通过计算机仿真试验验证了所提方法的理论基础,同时进行了性能对比与分析,验证了其可行性;通过湖上试验数据处理验证了所提方法在实际应用中的有效性。本文方法能够有效地提高低信噪比环境中匹配滤波对声信号的检测能力,与常规匹配滤波处理相比检测概率更高,检测效果更好。

摘要： 基于敌方潜艇使用艇载声呐探测我水下航行器时的假想情况,综合考虑海战场对抗环境,计算水下球形壳体目标的声散射特性和在壳体外敷设粘弹性材料阻尼层后的声散射特性。进一步,利用被敌发现概率评估水下航行器的隐身性能,给出一种海战场环境中水下航行器水声对抗特性评价方法。计算发现,敷设粘弹性阻尼层后目标强度在大半部分分析频段上均有一定程度的降低,特别是低频段的水下目标声对抗特性有了较大的提高。因此,敷设粘弹性阻尼层可以在一定程度上降低水下目标声散射强度,改善水下目标的声隐身性能。

摘要： 针对水下磁性目标测线间距设计问题,围绕探测目标在不同地磁倾角与朝向的磁异常强度变化,基于磁偶极子模型提出一种新的测线间距确定方法,并通过仿真实验验证了方法的有效性。实验结果表明,新提出的测线间距确定方法可以更好反映目标朝向与地磁倾角对探测目标测线间距的影响,实现对探测目标测线间距更加精确的计算。研究结果可为有效探测水下磁性目标提供理论依据。

摘要： 鱼雷是在水下自行推进,用以攻击水面目标、水下目标的武器,因形状像鱼而得名。它虽貌不惊人,但由于小“身体”里集成了推进系统、制导系统、探测系统等设备。

摘要： 压缩传感(CS)是一种新颖的信号采样和重构的方法,它通过利用信号的稀疏性或可压缩性这一先验信息,以低于Nyquist采样率的速率作采样,并通过非线性方法实现信号重构.论文将CS应用到声信号的波达方向(DOA)估计中,得到高分辨的水下目标方位估计方法.首先把DOA估计建模为一个标准的CS问题,然后分别利用基追踪去噪(BPD)算法和迭代硬阈值(IHT)算法进行求解.仿真结果与实验结果均表明了方法的可行性,尤其是在阵元间距大于半波长的情况下,该方法能够在相干源、单快拍数的条件下有效估计目标方位.

摘要： 利用序贯滤波对时变声速剖面进行反演追踪,通常会将声速剖面的时变特性描述为一阶随机游走过程.为了使状态方程更好的预测状态变量的走向,本文利用循环神经网络学习历史水文数据,对浅海环境下的时变声速剖面进行建模,利用集合卡尔曼滤波进行对声速剖面的反演,并对声源进行定位.结果相较于使用一阶随机游走过程的联合反演结果误差更小,在声源深度上均方根误差有着80％的降低,声速剖面反演结果误差有着38.2％的降低.本文通过实测声速剖面的仿真声学数据验证了该方法的可行性.

摘要： 在水下目标自适应检测中,目标的高速运动会引起距离徙动(RCM)现象,从而导致检测性能下降.同时,由于水下环境的复杂性,还面临着辅助数据严重不足的问题.为解决以上问题,文中提出一种新的自适应检测算法,首先基于模型阶数选择方法,将声呐回波信号表示为多个时域序列形式,随后利用对称线阵协方差矩阵的斜对称结构对RCM目标的多元假设检验模型进行改进,进一步提出基于斜对称广义信息准则自适应匹配滤波(PG-AMF)检测算法.仿真结果显示,PG-AMF算法降低了对辅助数据的依赖,能够较为准确地估计出RCM目标回波的分布情况,进而取得良好的目标检测性能.

摘要： 在水下目标自适应检测中,目标的高速运动会引起距离徙动(RCM)现象,从而导致检测性能下降。同时,由于水下环境的复杂性,还面临着辅助数据严重不足的问题。为解决以上问题,文中提出一种新的自适应检测算法,首先基于模型阶数选择方法,将声呐回波信号表示为多个时域序列形式,随后利用对称线阵协方差矩阵的斜对称结构对RCM目标的多元假设检验模型进行改进,进一步提出基于斜对称广义信息准则自适应匹配滤波(PG-AMF)检测算法。仿真结果显示,PG-AMF算法降低了对辅助数据的依赖,能够较为准确地估计出RCM目标回波的分布情况,进而取得良好的目标检测性能。

摘要： 近日,央视中文国际频道等报道中国舰艇编队协助救援印尼失事潜艇并获得主要残骸位置信息等已从水下目标勘查阶段转入打捞攻坚阶段再一次展现了中国的大国担当和“中国船舶造”装备的过硬品质。此次救援由中国海军远洋救生船863船、远海救助拖船南拖195船以及“探索二号”科考船组成的中国舰艇编队具体执行。

摘要： 潜艇等水下目标运动时会产生辐射噪声,利用辐射噪声可以进行目标识别和定位.其中,基于辐射噪声的目标航速估计主要是利用运动目标与接收装置之间相对运动时产生的多普勒频移,从多普勒频移估计值中提取目标航速信息.基于该思想,文献提出了基于辐射噪声的多普勒频移两步航速估计方法,在此基础上文献给出了改进方法.上述方法适用于背景噪声为高斯分布的环境.但是浅海背景噪声通常呈现出脉冲性,不再服从高斯分布,而是服从α稳定分布.当α稳定分布特征参数α=2时为高斯分布.当α＜2时,随着α的减小,脉冲性逐渐增强,上述航速估计方法中所采用的时频分析方法将不再适用,导致航速估计失败.

摘要： 机器学习是目标识别的主要方法,在水声工程中,大量水声工作者尝试利用机器学习方法对水下目标进行分类识别.机器学习方法目前已经从浅层学习发展到深度学习.浅层学习结构需要依靠特征工程.深度学习是机器学习研究中的新领域,其在图像分类、语音识别、自然语言处理等领域取得的优异效果使其成为人工智能研究领域炙手可热的方法.目前已有将深度学习方法应用于水声目标识别的研究成果均针对单一数据模态进行处理.对于水声目标而言,其一维的时域信息以及二维的时频域数据均能够为目标的分类识别提供信息支撑,因此有必要针对水声目标的分类识别问题发展多模态数据结合的学习方法.本文提出一种异态多模构的深度学习水下目标分类识别方法,综合CNN的图像处理能力和RNN的语音识别能力,建立CNN与RNN的共享关联表示方法,并与单模态处理方法和传统的支持向量机方法进行性能对比.

摘要： 水下目标识别是水声信息处理与现代声呐系统的关键技术.随着潜艇向低噪发展的趋势,对声呐系统在复杂、多变的海洋环境下的目标识别能力提出了更高的要求.海洋的环境噪声是影响目标识别精度的主要因素,如果能够有效消除噪声的影响,便能够建立起高精度的鲁棒性的声呐系统.Gammatone滤波器组是一种对人耳的基底膜进行仿真的方法,通过采用一组中心频率呈对数均匀分布的滤波器组来模拟基底膜.相较于其他的模拟听觉系统的滤波器,Gammatone滤波器在噪声条件下具有很强的抗干扰性,滤波效果更好,且经过Gammatone滤波后的信号能够更好增强目标识别系统的鲁棒性.本文提出一种结合小波阈值降噪、Gammatone滤波器组的水下目标识别方法，目的是通过该方法来提高系统对含噪信号识别的鲁棒性。最后，将得到的目标的特征向量进行投入到分类器中去训练和识别。

摘要： 本文针对传统关联仅利用角度信息进行水下目标数据关联的不足,在主/被动声呐获得的目标信号特征的基础上,提出了基于水下目标特征信息辅助进行数据关联的方法.

摘要： 线谱是水下目标辐射噪声中重要的特征信息,提出了一种基于Welch谱估计和中值滤波联合算法对水下目标辐射噪声线谱进行提取.Welch谱估计法可以有效地减小功率谱估计的方差,中值滤波方法可以精确地跟踪功率谱的变化趋势,实现连续谱的平滑和提取.所提算法充分利用了Welch谱估计和中值滤波算法的优点,实测数据分析结果表明,采用Welch算法和中值滤波联合算法处理水下目标的辐射噪声信号能够有效地提取线谱,两者的结合有利于提高线谱的检测准确度.

摘要： 为提高对水下目标的定位精度,提出并实现了一种二分迭代实时声线修正算法.首先通过二分迭代法快速搜索出水下声源所发出的定位声信号传播声线的初始掠射角,然后以该初始掠射角对应的唯一声线为基础,根据斯涅耳(Snell)声线折射定理计算得到声源与水下接收阵元的距离值,最终利用与声线相符的三路测距值进行交汇解算,完成实时声线修正定位.湖上试验结果表明,该算法简单易行、运算速度快,能够满足实时修正处理的要求,在复杂水文条件下提高了水声定位系统的定位精度.该算法具有良好的工程实用性和通用性,可推广应用于同类水声跟踪定位系统.

摘要： 如何检验机载激光器这种特殊装备并评价其探测能力,需通过水中试验进行考核.文章在分析探测器技术特性基础上,探讨了在抚仙湖进行试验的技术方法,提出了湖上探测水下目标与环境(平台、UUV等实体目标及地形地貌环境目标)的动静态实航试验技术方法,可为机载激光器试验策划与实施提供参考.

摘要： 水下目标的声散射信号特征一直是目标特性领域研究的重点,文章针对潜艇Benchmark模型的高频近场声散射信号的空间特征进行分析,利用高分辨波束形成算法,给出了不同入射角的目标声散射信号几何结构所对应的波束方位,以及入射角由0°～360°全方位的几何结构亮点方位轨迹.该研究可为水下未知目标的几何结构估计提供理论支撑.

摘要： 随着潜艇的降噪技术提升,低频主动探测日益成为探测水下目标的重要手段.传统主动声呐信号使用的信号通常为调频(FM)脉冲信号和单频(CW)脉冲的组合信号.FM脉冲信号由于时延分辨力高,常被用来测距,而CW脉冲信号由于频移分辨力高,常被用来多普勒测速.然而,在实际海洋环境中,水声信道的频散会导致CW脉冲回波信号的幅度随距离和频率剧烈起伏,从而导致主动声呐的测速性能受到严重影响.

摘要： 与传统的声压标量水听器不同,矢量水听器可以同时、共点地测量声压和三个方向上的质点振速,即依靠单个矢量水听器就可以完成水下目标的方位估计,因而它的应用受到越来越多的重视,基于单矢量水听器的方位估计成为水声信号处理的一个重要领域.近年来,国内外关于单矢量水听器方位估计的研究有很多的成果,如杨士莪提出根据宽带声压与振速的偶次阶矩阵所组成的联立方程组求解目标的方位和能量.Nehoria在文献中提出基于声强流矢量分解和基于速度协方差分解的两种方位估计方法.

摘要： 本发明提出一种面向海洋静态目标的自主水下航行器系统目标搜索方法，用于多水下航行器搜索系统的协同规划，包括以下步骤：基于任务区域的搜索历史数据，生成任务区域的先验搜索概率图；提取先验搜索概率图中具有较高搜索概率的搜索子区域，分配给多个水下航行器；对每个水下航行器分得的多个子区域进行等级评估，按评估等级高低，确定每个水下航行器对各自分得子区域的搜索顺序；各水下航行器按搜索顺序以自适应螺旋线轨迹对各自搜索子区域进行搜索螺旋路径规划，将各子区域的椭圆螺旋覆盖路线与Dub i ns转场路线连续连接，获得完整的搜索路径。本发明提出一种四层的搜索求解框架，可提高水下航行器的搜索效率。

摘要： 本发明公开了一种水下蓝光通信装置及系统、水下移动目标跟踪方法，属于水下无线通信技术领域。该水下蓝光通信装置至少包括安装基座、蓝光发射LED、USBL换能器、转台、驱动轮、减速器、滑环、水下电机、控制舱；蓝光发射LED固定在转台上；转台与滑环固定；驱动轮通过同步带与转台连接，驱动轮连接减速器，水下电机连接减速器，水下电机与控制舱连接；减速器、水下电机和滑环分别固定在安装基座的上方，USBL换能器和控制舱分别固定在安装基座的下方；解决了蓝光光束的通讯视场角较小，水下移动目标不在蓝光光束的通讯视场角范围内时水下蓝光通信失败的问题；达到了保证水下蓝光通信装置与水下移动目标之间的通信不间断的效果。

摘要： 本发明涉及声学技术领域，公开了一种水下凹面目标的中高频声目标强度预报方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将目标曲面划分为若干三角板块；步骤2：判断板块间的遮挡效应；步骤3：考虑板块间的初次散射声场的相互作用，将每一个面元接收到其他面元的初次散射声场当作二次入射声波再次进行声散射，产生二次散射声场，按照此规律依次进行迭代，直到达到计算精度要求为止，再叠加所有面元的多次散射声场得到总散射声场的近似值。本发明考虑了板块元间的遮挡效应、多次散射作用，可以快速计算中高频凹面目标散射声场。可以快速计算中、高频条件下复杂凹面目标的散射声场，可以评估主动声纳对水中复杂目标探测距离以及对水中复杂目标声隐身性能进行评估。

摘要： 本发明提供了一种水下目标的跟踪方法、水下设备和可穿戴设备，其中，该方法包括：获取包括跟踪目标的跟踪图像；跟踪图像包括采用不同的摄像头分别采集的第一图像和第二图像；根据第一图像和第二图像计算水下设备与跟踪目标之间的相对位置信息，并基于相对位置信息对跟踪目标进行跟踪；在确定对跟踪目标跟踪失败时，向跟踪目标发射声呐报警信号；声呐报警信号中携带有跟踪目标偏离水下设备的偏差信息；接收跟踪目标发送的根据偏差信息生成的控制指令，根据该控制指令纠正水下设备自身的航向以根据纠正后的航向继续跟踪该跟踪目标。本发明结合双目跟踪和声呐通信实现了对跟踪目标的持续跟踪，避免了跟踪失败对水下目标带来的安全隐患，实用性较佳。

摘要： 本发明提供了一种水下目标的跟踪方法及水下设备，其中，该方法包括：获取包括跟踪目标的跟踪图像，跟踪图像包括采用不同的摄像头分别采集的第一图像和第二图像；根据第一图像和第二图像计算水下设备与跟踪目标之间的第一相对位置信息，并基于第一相对位置信息对跟踪目标进行跟踪；判断第一相对位置信息所对应的水下设备与跟踪目标之间的第一距离信息是否大于预设阈值；若是，则通过向跟踪目标发射询问信号和接收跟踪目标发射的对应的应答信号计算水下设备与跟踪目标之间的第二相对位置信息，并基于第二相对位置信息对跟踪目标进行跟踪。本发明结合双目跟踪和声波跟踪实现了对跟踪目标的远近跟踪，进一步确保了目标的安全性，实用性较佳。

摘要： 本发明公开了一种改善目标聚类特性的深度学习激光水下目标识别仪。它由依次相连的水下激光扫描装置、计算装置、储存装置、显示装置组成，所述水下激光扫描装置对待检测水下区域进行扫描，将所得激光点云数据传输至计算装置，将其转化为二维图像数据，再传输进储存装置进行存储，并由显示装置显示。本发明通过加入度量学习损失，可以引导网络减小提取到的同一类别目标的特征向量度量距离，增大不同目标之间特征向量的度量距离，从而改善网络对于激光水下目标数据的聚类效果，提高识别准确率。

摘要： 本发明属于水下搜探领域，尤其是一种基于自主水下机器人的水下掩埋目标探查方法，其具体地说是在自主水下机器人上加装高频合成孔径声纳和低频合成孔径声纳，通过高、低频合成孔径声纳成像对比分析，可以判断出水下目标是否掩埋；高频合成孔径声纳具有较高的成像分辨率，低频合成孔径声纳可以实现3米以内的掩埋目标的探测成像，两个声纳联合作业能够实现掩埋目标的探测识别，本发明利用自主水下机器人搭载高、低频合成孔径声纳，使自主水下机器人具备掩埋目标探测能力，对水下机器人的应用拓展具有重要意义，可以用于水下目标的探测和识别、海底测量、水下考古、搜寻水下失落物体、海底测绘等领域。

摘要： 本发明提供了一种水下目标的跟踪方法、水下设备和可穿戴设备，其中，该方法包括：获取包括跟踪目标的跟踪图像；跟踪图像包括采用不同的摄像头分别采集的第一图像和第二图像；根据第一图像和第二图像计算水下设备与跟踪目标之间的相对位置信息，并基于相对位置信息对跟踪目标进行跟踪；在确定对跟踪目标跟踪失败时，向跟踪目标发射声呐报警信号；声呐报警信号中携带有跟踪目标偏离水下设备的偏差信息；接收跟踪目标发送的根据偏差信息生成的控制指令，根据该控制指令纠正水下设备自身的航向以根据纠正后的航向继续跟踪该跟踪目标。本发明结合双目跟踪和声呐通信实现了对跟踪目标的持续跟踪，避免了跟踪失败对水下目标带来的安全隐患，实用性较佳。

摘要： 本发明提供了一种水下目标的跟踪方法及水下设备，其中，该方法包括：获取包括跟踪目标的跟踪图像，跟踪图像包括采用不同的摄像头分别采集的第一图像和第二图像；根据第一图像和第二图像计算水下设备与跟踪目标之间的第一相对位置信息，并基于第一相对位置信息对跟踪目标进行跟踪；判断第一相对位置信息所对应的水下设备与跟踪目标之间的第一距离信息是否大于预设阈值；若是，则通过向跟踪目标发射询问信号和接收跟踪目标发射的对应的应答信号计算水下设备与跟踪目标之间的第二相对位置信息，并基于第二相对位置信息对跟踪目标进行跟踪。本发明结合双目跟踪和声波跟踪实现了对跟踪目标的远近跟踪，进一步确保了目标的安全性，实用性较佳。

摘要： 本发明公开了一种浅海中目标分选及水下目标运动态势和深度判断方法。包括建立浅海海底地震波场模型，运行浅海海底地震波场模型获取仿真的水中目标声源诱发的地震波信号，调整浅海海底地震波场模型中仿真的水中目标声源到海底的距离，分别接收处理得到多条不同深度下仿真的海底表面波能量随低频变化曲线1和一条仿真的不同深度时海底表面波能量峰值所对应的频率随深度变化曲线2；获取真实海洋环境下实测的水中目标声源诱发的地震波信号，接收处理得到实测的海底表面波能量随低频变化曲线3和实测的海底表面波能量峰值所对应的频率随某段时间变化曲线4；根据判断标准分选为水面目标或水下目标，以及获取水下目标的深度信息。