[发明专利]一种利用舰船辐射噪声仿真信号的水下目标识别系统性能评估方法

说明书

本发明公开了一种利用舰船辐射噪声仿真信号的水下目标识别系统性能评估方法，通过对仿真生成的一定数量的理想舰船辐射噪声样本，与由信道仿真软件仿真得到的信道冲激响应函数进行卷积，或是设置更为复杂的舰船运动参数，得到数个复杂程度不同的样本库。从每个样本库中分别产生训练集和测试集，对不同水下目标分类识别系统进行训练和性能评估。最后再单独从一个样本库中产生训练集，对不同水下目标分类识别系统进行训练，从不同样本库中产生测试集对这些训练好的水下目标分类识别系统进行性能评估。本方法实现了在实测得到的水下目标样本库不足时，对水下目标分类识别系统的泛化性能的评估。

技术领域

本发明涉及一种利用舰船辐射噪声仿真信号的水下目标识别系统性能评估方法，属于水声通信技术领域。

背景技术

水声目标识别技术是一种利用声纳接收的被动目标辐射噪声、主动目标回波以及其他传感器信息经过特征提取之后由分类器判别出目标种类的信息处理技术。自第一次世界大战水声目标识别技术出现以来，该技术在反潜作战、鱼雷预警等军事领域得到了广泛的运用。各海军强国都十分重视水声目标识别技术的研究。而随着人类对海洋的开发日渐深入，水声目标识别技术也对来越多的应用到了诸如渔业生产、海洋科考、智能水下机器人等民用领域，水声目标识别技术是当前支持人类利用海洋的研究热点。

对于水声目标识别技术而言，人类依照目前的理论分析或者数据测量技术难以掌握水下目标的辐射噪声产生的完整机理、建立准确完全的声学模型；与此同时，随着声纳技术与传感器技术不断进步，信号处理能力不断提升，信号的采集能力正在迅速发展，水声目标辐射噪声的数据量和维度也不断增加，因此，利用计算机等处理设备运用统计分类、模型匹配、神经网络和专家系统等智能化算法进行自动化目标分类识别成为了世界各国目前研究的重点和方向。水下目标识别系统性能评估是评价基于智能算法的水下目标识别系统泛化能力的有效方式，是开展新任务论证、项目评价、能力展示等任务的重要途经。

目前，因为保密等原因在研究这些智能算法时研究人员往往难以取得足够的实际量测得到的水下目标辐射噪声作为研究对象，往往需要利用舰船辐射噪声仿真信号来进行研究。而现在所广泛运用的评估方法都是从一个样本库中生成测试样本和训练样本，在样本都是仿真信号时，目前的评估方法对分类识别信号的泛化性能不太具有说服力。需要建立一种针对利用水下目标辐射噪声仿真信号进行训练识别的分类识别系统的性能评估方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用舰船辐射噪声仿真信号的水下目标识别系统性能评估方法，以解决对利用水下目标辐射噪声仿真信号进行训练验证的不同分类识别系统进行性能评估的问题。

一种利用舰船辐射噪声仿真信号的水下目标识别系统性能评估方法，所述性能评估方法包括以下步骤：

步骤一、对舰船理想条件下辐射噪声从宽带连续谱、调制信号、线谱三方面进行建模仿真，通过设置模糊参数使得线谱在所设频点附近随机出现，得到理想的舰船辐射噪声仿真信号；

步骤二：重复步骤一，调整模糊参数，按算法训练需求生成舰船辐射噪声样本组成样本库A；

步骤三：利用信道仿真软件对舰船辐射噪声水下传播信道进行仿真并得到信道冲激响应函数；

步骤四：将步骤一所得理想的舰船辐射噪声仿真信号与步骤三所得信号冲激响应函数进行卷积，得到优化后的舰船辐射噪声仿真信号；

步骤五：重复步骤四，按算法训练需求生成舰船辐射噪声样本组成样本库B；

步骤六：设置多个舰船运动速度参数，重复步骤五，生成运动速度改变的舰船辐射噪声样本组成样本库C；

步骤七：采用留出法应用于样本库A、样本库B和样本库C，得到三组训练集与测试集，运用所述三组训练集与测试集对不同的水下目标分类识别系统进行训练和测试，得到混淆矩阵；