[发明专利]一种基于分裂波束的水下目标的识别方法

说明书

本发明属于海洋水下目标识别技术领域，具体地说，涉及一种基于分裂波束的水下目标的识别方法，包括：以“窄带—宽带”波束交替周期的形式向某海域发射特定频率和特定带宽的声波信号，将声波信号发射至该海域中的待测海洋生物目标，并产生散射回波信号，依次反射至四象限分裂波束换能器的四个通道接收机；信号混合器对接收的四个通道的窄带‑宽带交替发射的数字信号进行窄带信号的波束分裂处理，获取待测目标在分裂波束的位置；同时，信号合成器对接收的四个通道的数字信号进行宽带信号的合成处理，提取四个通道的数字信号中的宽带信号，并将该四个宽带信号进行合成，得到单波束宽带信号，并对其进行处理，得到待测目标的尺寸和生物物种。

技术领域

本发明属于海洋水下目标识别和声学测量技术领域，具体地说，涉及一种基于分裂波束的水下目标的识别方法。

背景技术

近年来，海洋、江河等水生态环境的破坏越来越严重，作为生态系统重要指标的渔业资源枯竭严重，海洋、内河、湖泊的渔业、生物资源监测是水生物保护、生态修复的重要关键问题之一，特别是鱼类等海洋生物的资源量、密度及鱼群活动状态变化是建立资源监测和评估理论及方法的重要基础。对生物资源进行定量监测评估，能够及时掌握渔业资源量情况，了解水生态环境的直接指标的生长状态，及时采取保护措施进行修复，保证海洋渔业资源的可持续发展。

声学测量技术是海洋渔业资源监测和评估的重要方法，已经在海洋渔业资源调查和评估中得到应用。由于大多数情况下，水下能见度较低，由于受到光在海水中衰减较大的影响，光学设备的作用距离有限，很难在大面积海洋、内河等水域的渔业资源监测和评估中发挥作用。从海洋生物资源监测技术发展的趋势看，声学技术是海洋生物资源监测和评估的主要方法，与光学监测方法相比，虽然声学技术不如光学方法成像直观，由于其在水中传播距离较光学、电磁波等要远多，能够满足海洋、内河等海洋生物资源的大面积监测和评估的要求。

目前，针对于海洋渔业资源的评估的科学鱼探仪大多安装在调查船上，采用走航方式对海洋、湖泊等渔业资源或其他生物进行调查和评估。但是，随着海洋生态环境监测、修复、保护的需要，现有的方法对水下目标的识别存在误差，走航调查数据的时效性差，无法有效的进行监测和评估，无法长期、实时固定监测。

发明内容

为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种基于分裂波束的水下目标的识别方法，能够对海洋、湖泊、大型养殖网箱等水域渔业资源量实现高效的固定式的监测与资源的有效评估，并对监测水域的渔业资源量进行评估、鱼群的时间--空间分布、密度测量、物种识别等，提供一种适用于渔业资源监测中资源量评估和物种识别的方法。

本发明提供了一种基于分裂波束的水下目标的识别方法，该方法包括：

四象限分裂波束换能器以“窄带—宽带”波束交替周期的形式向某一海域发射特定频率和特定带宽的声波信号，将声波信号发射至该海域中的待测海洋生物目标，并产生散射回波信号，依次反射至四象限分裂波束换能器的四个通道接收机；

每个通道接收机依次接收从待测目标反射回来的回波信号，并分别对每个回波信号进行增益控制放大和AD模数转换，得到四个通道的窄带-宽带交替发射的数字信号，并将四个通道的窄带-宽带交替发射的数字信号发送至信号混合器；

信号混合器对接收的四个通道的窄带-宽带交替发射的数字信号进行窄带信号的波束分裂处理，获取待测目标在分裂波束的位置；

同时，信号合成器对接收的四个通道的数字信号进行宽带信号的合成处理，提取四个通道的数字信号中的宽带信号，并将该四个宽带信号进行合成，得到单波束宽带信号，并对其进行处理，得到待测目标的尺寸和生物物种；

将待测目标在四个分裂波束的位置、大小和种类进行融合，得到待测目标的信息，完成对待测目标的识别。

作为上述技术方案的改进之一，所述四象限分裂波束换能器包括：