一种水雷声引信目标识别方法
【专利摘要】本发明公开了一种水雷声引信目标识别方法，用于水雷平台进行目标识别，包括如下步骤：估计目标俯仰角和方位角；依据目标俯仰角和方位角以及水雷平台的深度估计目标距离与相对位置；通过上述方法估计设定时间段内的目标相对水雷平台位置坐标的序列，依据该序列，采用扩展卡尔曼滤波方法，得到目标的航速v；估计目标辐射噪声的总声级EL，并依据EL估计目标辐射噪声的声源级SL；如果SL/v大于门限1，识别为扫雷具；比值小于门限2，识别为高速快艇；比值介于2个门限值之间，识别为大中型舰船；门限1与门限2通过分析大量实测目标样本获得。该方法采用不易模拟、稳定性较好的特征进行目标识别，具有更好的识别效果。
【专利说明】
一种水雷声引信目标识别方法
技术领域
[0001] 本发明属于水雷声引信领域，具体涉及一种水雷声引信目标识别方法。
【背景技术】
[0002] 水雷兵器对目标的准确识别是水雷发挥作战效能的前提。水雷探测到的目标类型 多种多样，包括大中型舰船、小型快艇与扫雷具等。已有的文献与专利中多采用频谱特征识 别方法，但目前最先进的目标设定式声扫雷具已经能够模拟舰船声场频谱结构，采用传统 的频谱分析技术难以识别。由于频谱受海洋声信道干涉的影响，对大中型舰船与小型快艇 的识别率也不够理想。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明提供了一种水雷声引信目标识别方法，采用不易模拟、稳定性较 好的特征进行目标识别，具有更好的识别效果。
[0004] 为了达到上述目的，本发明的技术方案为:一种水雷声引信目标识别方法，用于水 雷平台进行目标识别，包括如下步骤：
[0005] 步骤1、估计目标俯仰角和方位角。
[0006] 步骤2、依据目标俯仰角和方位角以及水雷平台的深度估计目标距离与相对位置。
[0007] 步骤3、通过步骤2的方法估计设定时间段内的目标相对水雷平台位置坐标的序 列，依据该序列，采用扩展卡尔曼滤波方法，得到目标的航速V。
[0008] 步骤4、估计目标辐射噪声的总声级EL，并依据EL估计目标辐射噪声的声源级SL。 [0009]步骤5、如果SL/v大于门限1，识别为扫雷具；比值小于门限2,识别为高速快艇；比 值介于2个门限值之间，识别为大中型舰船。
[001 0]门限1与门限2通过分析大量实测目标样本获得。
[0011] 进一步地，步骤1采用如下方法估计目标俯仰角和方位角：
[0012] 由阵元1、2和3组成等边平面三角阵，用于接收目标辐射噪声，采用广义互相关法 估计目标辐射噪声到达阵元1与阵元2之间的时延1 21、以及到达阵元1与阵元3之间的时延 ^310
[0013] 目标俯仰角
^其中sirTH)是求反正弦函数，C是水 中声速，d是平面三角阵的边长。
[0014] 目标方位角
其中tar^O是求反正切函数。
[0015] 进一步地，步骤2中的目标距离r = h/c〇S0;h为水雷平台的深度。
[0016] 目标相对水雷平台的位置坐标为.(/?tan<9cos^)，/Uan汐sinp)。
[0017] 进一步地，步骤4采用如下方式估计目标辐射噪声的总声级EL，并依据EL估计目标 辐射噪声的声源级SL:以设定的采样间隔Ts对阵元1接收的目标辐射噪声信号离散化，得到 一个数据序列si(0)，si(2)，. . .，si(N-l)，目标福射噪声功率为
[0018]则目标辐射噪声总声级为EL = 101 g (P) -Lr-Lm;其中，1 g是以10为底的对数，P是目 标福射噪声功率，Lr是阵元1的接收机灵敏度，Lm是阵元1的接收基阵灵敏度。
[0019]目标辐射噪声声源级为SL = EL+201gr。
[0020] 有益效果：
[0021]本发明提取目标声源级与航速特征来识别目标，这两个特征是大中型舰船、小型 快艇与扫雷具等三类目标比较稳定而又区分比较明显的特征。如扫雷具在水下拖曳前进， 速度很低。为了达到尽可能大的扫雷宽度，提高扫雷效率，其发声器的功率非常高，达到很 高的声源级，声源级与航速比值很大。小型快艇机动灵活，航速很高，声源级较高，声源级与 航速比值较小。大中型舰船正常巡航速度较高，但低于快艇，声源级也较高，声源级与航速 比值较大。这些特征与频谱特征相比，不易模拟，稳定性较好，具有更好的识别效果。
【附图说明】
[0022]图1目标识别过程示意图
[0023]图2平面阵测量俯仰角与方位角示意图
[0024]图3通过俯仰角与深度估计目标距离
[0025] 图4估计的目标声源级，400s后目标出现；
[0026] 图5估计的目标航速，400s后目标出现。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0028] -种水雷声引信目标识别方法，用于水雷平台进行目标识别，流程如图1所示。 [0029]该方法具体包括如下步骤：
[0030]步骤1、估计目标俯仰角和方位角；
[0031]本实施例中，步骤1如图2所示，采用如下方法估计目标俯仰角和方位角：
[0032]由阵元1、2和3组成等边平面三角阵，用于接收目标辐射噪声，采用广义互相关法 估计目标辐射噪声到达阵元1与阵元2之间的时延T21、以及到达阵元1与阵元3之间的时延 ^31〇
[0033] 目标俯仰角
；其中sirTH)是求反正弦函数，C是水 中声速，d是平面三角阵的边长。
[0034] 目标方位角
：其中tan-H)是求反正切函数。
[0035] 步骤2、依据目标俯仰角和方位角以及水雷平台的深度估计目标距离与相对位置。 [0036]本实施例中，如图3所示，目标距离r = h/c〇S0;h为水雷平台的深度；
[0037] 目标相对水雷平台的位置坐标为(^2tan沒c:osp，々tanSsing。
[0038]步骤3、通过步骤2的方法估计设定时间段内的目标相对水雷平台位置坐标的序 列，依据该序列，采用扩展卡尔曼滤波方法，得到目标的航速v;如图5所示为估计的目标航 速，400s后目标出现。
[0039]步骤4、估计目标辐射噪声的总声级EL，并依据EL估计目标辐射噪声的声源级SL。 [0040]本实施例中，步骤4采用如下方式估计目标辐射噪声的总声级EL，并依据EL估计目 标辐射噪声的声源级SL:以设定的采样间隔T s对阵元1接收的目标辐射噪声信号离散化，得 到一个数据序列Sl(0)，S1(2)，. . .，S1(N-1)，目标辐射噪声功率为
[00411则目标辐射噪声总声级为EL = 101 g (P) -Lr-Lm;其中，1 g是以10为底的对数，P是目 标福射噪声功率，Lr是阵元1的接收机灵敏度，Lm是阵元1的接收基阵灵敏度。
[0042]目标辐射噪声声源级为SL = EL+201gr。如图4所示为估计的目标声源级，400s后目 标出现。
[0043]步骤6、SL/v如果SL/v大于门限1，识别为扫雷具；比值小于门限2,识别为高速快 艇;比值介于2个门限值之间，识别为大中型舰船；
[0044]门限1与门限2通过分析大量实测目标样本获得。如表1所示为三类目标识别结果。 [0045]表1三类目标识别结果
[0047]综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。
【主权项】
1. 一种水雷声引信目标识别方法，用于水雷平台进行目标识别，其特征在于，包括如下 步骤： 步骤1、估计目标俯仰角和方位角； 步骤2、依据目标俯仰角和方位角W及水雷平台的深度估计目标距离与相对位置； 步骤3、通过步骤2的方法估计设定时间段内的目标相对水雷平台位置坐标的序列，依 据该序列，采用扩展卡尔曼滤波方法，得到目标的航速V ; 步骤4、估计目标福射噪声的总声级化，并依据化估计目标福射噪声的声源级化； 步骤5、如果化A大于口限1，识别为扫雷具；比值小于口限2,识别为高速快艇；比值介 于2个口限值之间，识别为大中型舰船； 口限1与口限2通过分析大量实测目标样本获得。2. 如权利要求1所述的一种水雷声引信目标识别方法，其特征在于，所述步骤1采用如 下方法估计目标俯仰角和方位角： 由阵元1、2和3组成等边平面=角阵，用于接收目标福射噪声，采用广义互相关法估计 目标福射噪声到达阵元1与阵元2之间的时延T21、W及到达阵元1与阵元3之间的时延T31;目标俯仰^ 其中sirTi()是求反正弦函数，C是水中声 速，d是平面 目标方位^ 。是求反正切函数。3. 如权利要求2所述的一种水雷声引信目标识别方法，其特征在于，所述步骤2中的目 标距离r = h/cos0 ;h为水雷平台的深伊? 目标相对水雷平台的位置坐标为 。4. 如权利要求3所述的一种水雷声引信目标识别方法，其特征在于，所述步骤4采用如 下方式估计目标福射噪声的总声级化，并依据化估计目标福射噪声的声源级化：W设定的 采样间隔Ts对阵元1接收的目标福射噪声信号离散化，得到一个数据序列Si(O)，si(2)，...， Si(N-I)，目标福射噪声功率另 则目标福射噪声总声级为化=101g (P) -k-Lm;其中，1 g是W10为底的对数，P是目标福 射噪声功率，k是阵元1的接收机灵敏度，Lm是阵元1的接收基阵灵敏度； 目标福射噪声声源级为化=化巧01 gr。
【文档编号】G01S15/74GK105911550SQ201610205644
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】陈韶华, 陈川, 郑伟, 田荣艳, 汪小亚, 佘湖清
【申请人】中国船舶重工集团公司第七研究所, 中国船舶重工集团公司第七一〇研究所