被动声纳目标分辨参数级仿真方法与流程

1.本发明涉及水下探测技术领域，具体涉及一种被动声纳目标分辨参数级仿真方法。


背景技术：

2.水下探测通常以声纳作为主要探测手段，在参数级水下被动探测的仿真中，通常以目标方位、目标噪声强度等参数为输入信息，输出已探测目标的相关信息。当存在多个目标时，就必须对被动声纳目标分辨能力进行仿真，判断已探测目标的数量和方位信息。
3.目前常用的被动声纳目标分辨参数级仿真方法是利用该被动声纳的目标分辨能力指标作为依据。当两个目标方位差大于该指标时，认为可以分辨两个目标；当两个目标方位差小于该指标时，认为不能分辨两个目标。这种仿真方法未能体现被动声纳目标分辨的原理，仿真可信度低。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供了一种被动声纳目标分辨参数级仿真方法，包括如下步骤：
5.从目标群中选出第一目标和第二目标；
6.当被动声纳能够分辨所述第一目标和所述第二目标时，将目标群分为两个新目标群；
7.当被动声纳不能分辨所述第一目标和所述第二目标时，将所述第一目标和所述第二目标合并为一个目标，进而得到新目标群；
8.对新的目标群重复上述步骤，直至新目标群中目标的数量为一。
9.进一步的，所述第一目标为目标群中波束输出最强的，所述第二目标为与波束输出最强目标相邻的目标中波束输出最强的。
10.进一步的，判断被动声纳能否分辨所述第一目标和所述第二目标包括以下步骤：
11.当所述第一目标与所述第二目标的方位差小于被动声纳的分辨能力，则认定不能分辨所述第一目标和所述第二目标；
12.当所述第一目标与所述第二目标的方位差大于等于被动声纳的分辨能力，则认定可以分辨所述第一目标和所述第二目标。
13.进一步的，判断被动声纳能否分辨所述第一目标和所述第二目标还包括以下步骤：
14.当所述第一目标与所述第二目标的方位差大于等于被动声纳的分辨能力，对所述第一目标和所述第二目标的波束输出进行二次拟合，计算得出所述第一目标和所述第二目标波束输出的交点坐标；
15.当所述第二目标与交点坐标的方位差小于被动声纳目标分辨能力的二分之一，则认定不能分辨所述第一目标和所述第二目标；
16.当所述第二目标与交点坐标的方位差大于等于被动声纳目标分辨能力的二分之一，则认定可以分辨所述第一目标和所述第二目标。
17.进一步的，所述第一目标和所述第二目标波束输出的交点坐标x的计算方法如下：
[0018][0019]
其中αi为所述第一目标的方位，ai为所述第一目标的波束输出；αi±1为所述第二目标的方位，ai±1为所述第二目标的波束输出；其中θ和d为被动声纳的常量(具体与被动声纳的检测能力有关)。
[0020]
进一步的，还包括如下步骤：
[0021]
将目标群内所有目标按照目标方位从小到大的顺序排列后得到数字编号。
[0022]
进一步的，将目标群分为两个新目标群——第一新目标群和第二新目标群，所述第一新目标群内包括i个目标，所述第二目标群内包括(n-i)个目标；
[0023]
其中n为目标群内目标的总数量，其中i为所述第一目标对应的数字编号。
[0024]
进一步的，所述第一目标和所述第二目标合并后的目标m的方位和波束输出分别为：
[0025][0026][0027]
本发明的有益效果在于：本发明提供的被动声纳目标分辨参数级仿真方法，根据被动声纳目标分辨的原理，以目标方位和目标波束输出的强度为依据，判断被动声纳的目标分辨结果，能够有效提升被动声纳目标分辨参数级仿真的可信度。
附图说明
[0028]
图1.被动声纳目标分辨能力示意图，
[0029]
图2.本发明的流程示意图。
具体实施方式
[0030]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，下列实施例仅用于解释本发明的发明内容，不用于限定本发明的保护范围。
[0031]
被动声纳目标分辨的原理是对两个目标波束形成的输出进行检测，当峰值与谷值达到一定的差值，则被动声纳可以分辨出两个目标。
[0032]
参照图1，定义一个被动声纳对两个等强度目标分辨能力为θ，其含义为：当两个等强度目标方位相差θ时，其波束输出的交点值与最高值相差d(d的数值与该声纳的检测能力有关，通常取值为3)，此时被动声纳刚好能分辨两个目标。据此可以得到θ和d，便于进行下面的计算。
[0033]
结合图2，本发明提出一种被动声纳目标分辨参数级仿真方法，具体分辨流程如下：
[0034]
(1)假设存在一个目标群，包含n个目标，目标方位和波束输出分别为(α1，a1)，(α2，a2)，
……
，(αn，an)时，且满足α1＜α2＜
……
＜αn；
[0035]
(2)选取a1，a2，
……
，an的最大值ai(i∈[1，n])，即得到第一目标i；
[0036]
(3)比较a
i-1
与a
i+1
，若a
i-1
＜a
i+1
，则对目标i和目标i+1进行分辨，即得到第二目标i+1；若a
i-1
＞a
i+1
，则对目标i-1和目标i进行分辨，即得到第二目标i-1；
[0037]
以下以a
i-1
＜a
i+1
时的情况举例说明(即第二目标为i+1)，
[0038]
(4)若α
i+1-αi＜θ，则认为不能分辨两个目标，转步骤(8)；
[0039]
(5)若α
i+1-αi≥θ，通过对波束输出进行二次拟合，计算得出两个目标波束输出的交点坐标为：
[0040][0041]
(6)计算两个目标波束输出中较小的目标(即目标i+1)与交点坐标的差值：
[0042]
f＝|α
i+1-x|
[0043]
(7)若则认为不能分辨两个目标，转步骤(8)；若则认为可以分辨两个目标，转步骤(9)；
[0044]
(8)若不能分辨两个目标，则将目标i和目标i+1合并为1个目标m，目标m的方位和波束输出分别为：
[0045][0046][0047]
原目标群减少1个目标，变为n-1个目标，目标方位和波束输出分别为(α1，a1)，(α2，a2)，
……
，(α
i-1
，a
i-1
)，(αm，am)，(α
i+2
，a
i+2
)，
……
，(αn，an)；
[0048]
(9)若可以分辨两个目标，则将原目标群分为两个目标群，分别为目标群1(包含i个目标，分别为(α1，a1)，(α2，a2)，
……
，(αi，ai))和目标群2(包含n-i个目标，分别为(α
i+1
，a
i+1
)，(α
i+2
，a
i+2
)，
……
，(αn，an))；
[0049]
(10)对每个目标群重复步骤(1)～(9)，直至每个目标群中只有一个目标为止。
[0050]
此时，所有目标群即为被动声纳分辨目标的结果。
[0051]
本发明对于多个目标的目标分辨，优先从波束输出最大的目标开始进行目标分辨，准确描述了被动声纳方位分辨的原理；另外本发明对波束输出进行二次拟合，提高了被动声纳目标分辨参数级仿真的可信度。
[0052]
综上，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。