[发明专利]一种水下目标回波几何亮点结构特征提取方法

说明书

技术领域

本发明属于水声技术应用领域，特别涉及用于水下沉底或掩埋目标的探测与识别的一种水下目标回波几何亮点结构特征提取方法。

背景技术

水下目标探测与识别的关键技术之一是从目标的声纳回波信号中提取出稳定的目标特征，从而实现与海底沉积层、礁石和水下生物等目标的区分。根据对目标声散射的分析，无论声波以何种方式照射目标，目标棱角产生的几何散射总是存在。由几何散射形成的几何亮点结构可以反映目标的几何形状与尺度信息，是目标回波的固有特征。但是当目标处于沉底状态时，强烈的海底混响会淹没目标回波，因此如何有效的抑制混响并提取目标特征一直是制约水下沉底目标探测与识别的难点问题。

目前水下目标回波信号特征提取方法主要根据目标回波与混响不同的时频特性。其中，目标几何亮点的形成服从线性声学规律，当主动声呐发射LFM脉冲时，目标几何亮点具有规则的时频分布形式。而根据混响的点散射模型，形成混响的各散射点的幅度与相位都是随机的，导致混响的时频分布也是随机的。根据这一特点，Wigner-Ville分布、小波包、Hilbert-Huang变换与分数阶傅里叶变换等时频分析方法被用于提取目标回波信号特征。然而这些方法得到的目标回波与混响在时频平面上的混合分布，对混响的抑制能力较弱，特征形式对声波入射角、频率以及水底底质变化敏感，当目标回波被混响淹没时无法识别出目标几何亮点结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高探测准确率的水下目标回波几何亮点结构特征提取方法。

本发明的内容是这样实现的：

（1）获得目标回波的时频分布图像：

当主动声纳发射线性调频脉冲时，单个几何亮点在时频平面上的分布投影为有限长线段，令单个几何亮点的信号形式为x(t)＝exp[j2π(f₀t+mt²/2)]，f₀为信号起始频率，m为调频斜率，Wigner-Ville分布的时频分布为，

Wx(t,f)=∫-∞∞ej2π(f0+mt)e-j2πfτdτ=δ[f-(f0+mt)];]]>

其中，t与f分别代表各个时频单元对应的时间与频率，两个几何亮点自项之间会存在交叉项，

W_cross(t,f)＝2πδ(f-f_m)exp(2πf_dt)；

其中，f_m＝(f₁+f₂)/2，f_d＝f₁-f₂，f₁与f₂分别是两个几何亮点在t时刻的频率；

（2）构造与目标几何亮点时频分布相匹配的结构元：