[发明专利]一种基于水声目标方位历程图的目标自动发现方法

权利要求书

1.一种基于水声目标方位历程图的目标自动发现方法，所述方法包括：

在水声目标方位历程图上建立当前时刻的观测窗口；

将若干个预先建立的匹配模板在观测窗口上滑动，计算每个匹配模板相对于观测窗口的相关系数谱，由此建立当前观测窗口的相关系数矩阵；

基于相关系数矩阵计算当前时刻的目标检测概率谱；

依次判定目标检测概率谱的每个元素对应的方位上是否存在目标，并获得目标测向结果；

所述在水声目标方位历程图上建立观测窗口，具体包括：

在当前时刻t_n，在水声目标方位历程图上建立观测窗口M，M的横坐标为角度，取值范围为-180度至+180度；M的纵坐标为时间，取值范围为0至T_min，T_min为系统反应时间；M的第j行为t_n+1-j时刻的水声目标方位历程图快拍数据，j≥1；

所述将若干个预先建立的匹配模板在观测窗口上滑动，计算每个匹配模板相对于观测窗口的相关系数谱，由此建立当前观测窗口的相关系数矩阵；具体为：

将第i个预先建立的匹配模板Φ_i的纵坐标与观测窗口M的纵坐标对齐，将Φ_i沿M的时间轴以Δθ_step为步长进行滑动，并计算出在每个对应方位角上Φ_i与其在M上所覆盖数据的相关度，所述相关度为对应元素相乘求和；由此得到Φ_i相对于M的相关系数谱Corr_i；1≤i≤N，N为匹配模板的个数；

建立观测窗口M的相关系数矩阵Corr，矩阵的每一行对应一个相关系数谱Corr_i；

所述基于相关系数矩阵计算当前时刻的目标检测概率谱，具体为：

计算相关系数矩阵Corr每一列的最大值，组成最大相关系数序列，将该序列归一化作为t_n时刻的目标检测概率谱的每个元素表示对应方位下存在目标的相对概率大小；

采用均值滤波的方式对进行平滑处理，得到平滑后的检测概率谱

所述方法还包括：预先建立若干个匹配模板的步骤，具体包括：

设置声纳阵列的最小有效距离d_min、拟观测目标的最大航行速度v_max、系统反应时间T_min、快拍时间间隔Δt_snap和方位角间隔步长Δθ_step；其中系统反应时间为声源目标出现后系统对其做出反应的最大时间延迟；

建立目标方位轨迹模板库Φ，Φ中包含全部用于目标轨迹匹配的匹配模板，每个模板对应一种目标方位角在系统反应时间T_min内的变化状态；Φ_i表示第i个模板，Φ_i的横坐标为角度，取值范围为拟观测目标在系统反应时间内的最大方位角变化范围[-β,β]，其中Φ_i的纵坐标对应时间，每个离散时刻为系统反应时间内的采样快拍到达时刻；在Φ_i的每个网格用灰度值表示在对应方位角、时间下存在目标的概率大小；所有匹配模板覆盖了不同起始、终止方位状态为基准的线性方位变化状态；

所述匹配模板的生成步骤包括：

模板Φ_i的所有节点灰度值初始化为0；

设定目标在系统反应时间内的起始方位状态为终止方位状态为以线性插值的方法计算得到系统反应时间内每个离散时刻目标的方位角，并将Φ_i上的对应的方位、时间处的节点灰度值设置为1，将与之相邻的左侧节点和右侧节点灰度值设置为0.5。

2.根据权利要求1所述的基于水声目标方位历程图的目标自动发现方法，其特征在于，所述依次判定目标检测概率谱的每个元素对应的方位上是否存在目标，并获得目标测向结果，具体为：

采用的判定依据为并且其中为的第k个元素，ε为判定阈值；

如果满足判定标准，则认为对应方位上存在目标，否则不存在目标；

对于满足目标存在判定依据的检测概率谱元素取其对应的方位作为目标测向结果。