本發(fā)明屬于水下目標探測，涉及一種基于水動力場和電場信息融合的水下近場目標檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、復(fù)雜多變的海洋環(huán)境給水下探測帶來了極大的挑戰(zhàn)，水下航行器等裝備必須配備先進的傳感系統(tǒng)才能實現(xiàn)有效的水中作業(yè)，完成資源勘探、水下救援、環(huán)境偵察等工作。目前，聲波是能夠在水中遠距離傳播的介質(zhì)，因此聲納技術(shù)作為水下探測的主要手段得到了廣泛的應(yīng)用與研究。然而，在近場環(huán)境中，受到多途效應(yīng)和混響的干擾，水聲探測效能大大降低。

2、水下目標在運動過程中產(chǎn)生的水動力場具有產(chǎn)生穩(wěn)定，傳播范圍廣的特點，是近場探測的重要技術(shù)。水動力場分為速度場與壓力場，兩者結(jié)合可以全面反映目標的運動狀態(tài)信息。水下電場探測可用于海洋、湖泊、河流等各種水下環(huán)境，對水質(zhì)、水深、水溫等條件要求較低，這使其在成為又一重要的水下探測技術(shù)。但現(xiàn)有技術(shù)仍存在以下問題：

3、1、單一傳感器檢測會受到噪聲干擾，易發(fā)生偽目標虛警與真實目標漏探；

4、2、水動力場只能檢測動態(tài)目標，電場檢測效果會受到目標材質(zhì)的影響，單一物理場檢測受到環(huán)境的限制，魯棒性低且應(yīng)用范圍受限。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于水動力場和電場信息融合的水下近場目標檢測方法及克服單一傳感器的局限性，減少誤判的可能性問題，同時壓力、流速和電場感知傳感器在水下環(huán)境中具有不同的感知范圍和探測能力，三者融合可以擴展水下探測系統(tǒng)的感知范圍，使其能夠檢測到更大范圍內(nèi)的樹下目標，提高水下探測的全面性和效率。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種基于水動力場與電場信息融合的水下近場目標檢測方法，包括：對水下近場目標進行壓力測量，將多個壓力測量結(jié)果融合得到壓力場多傳感融合檢測結(jié)果u1；對水下近場目標進行流速測量，將多個流速測量結(jié)果融合得到速度場多傳感融合檢測結(jié)果u2；對水下近場目標進行接收電極測量，將多個接收電極測量結(jié)果融合得到電場多傳感融合檢測結(jié)果u3；將壓力場多傳感融合檢測結(jié)果u1、速度場多傳感融合檢測結(jié)果u2和電場多傳感融合檢測結(jié)果u3輸入到二級多物理場融合檢測中心，基于投票判決與多物理場融合決策閾t比較，得到最終檢測結(jié)果。

4、進一步地，所述對水下近場目標進行壓力測量前還包括：標定得到第i個壓力傳感器pi的噪聲信號pn(i)，計算第i個壓力傳感器pi的噪聲信號pn(i)的標準差通過數(shù)值計算得到水下目標在壓力傳感器pi處產(chǎn)生的壓力p(i)，其中i＝1……i。

5、進一步地，所述對水下近場目標進行流速測量前還包括：標定得到第j個流速傳感器vj的噪聲信號vn(j)，計算第j個流速傳感器vj的噪聲信號vn(j)的標準差通過數(shù)值計算得到水下目標在流速傳感器vj處產(chǎn)生的流速v(j)，其中j＝1……j。

6、進一步地，所述對水下近場目標進行接收電極測量前還包括：標定得到第k個接收電極的rk噪聲信號rn(k)，計算第k個接收電極的rk噪聲信號rn(k)的標準差通過數(shù)值計算得到水下目標在接收電極的rk處產(chǎn)生的電畸變r(k)，其中k＝1……k。

7、進一步地，所述所述將壓力場多傳感融合檢測結(jié)果u1、速場多傳感融合檢測結(jié)果u2和電場多傳感融合檢測結(jié)果u3輸入到二級多物理場融合檢測中心前，還包括：設(shè)定壓力傳感器融合檢測虛警率αp，基于硬決策neyman-pearson規(guī)則得到壓力傳感器融合判決閾tp；設(shè)定流速傳感器融合檢測虛警率αv，基于硬決策neyman-pearson規(guī)則得到流速傳感器融合判決閾tv；設(shè)定接收電極融合判決閾αr，基于硬決策neyman-pearson規(guī)則得到接收電極融合判決閾tr。

8、進一步地，所述將測量結(jié)果融合得到壓力場多傳感融合檢測結(jié)果u1包括：將多個測量結(jié)果進行融合并輸入到壓力場初級融合檢測中心，得到壓力場多傳感融合檢測結(jié)果u1；所述將測量結(jié)果融合得到速度場多傳感融合檢測結(jié)果u2包括：將多個測量結(jié)果進行融合并輸入到速度場多傳感融合檢測中心，得到速度場多傳感融合檢測結(jié)果u2；所述將測量結(jié)果融合得到電場多傳感融合檢測結(jié)果u3包括：將多個測量結(jié)果進行融合并輸入到電場初級融合檢測中心，得到電場多傳感融合檢測結(jié)果u3。

9、進一步地，所述將壓力場多傳感融合檢測結(jié)果u1、速度場多傳感融合檢測結(jié)果u2和電場多傳感融合檢測結(jié)果u3輸入到二級多物理場融合檢測中心，基于投票判決與多物理場融合決策閾t比較，得到最終檢測結(jié)果，包括：

10、最終檢測結(jié)果為d；

11、

12、d＝1代表無目標判決，d＝0代表有目標判決。

13、本發(fā)明還提供了一種基于水動力場與電場信息融合的水下近場目標檢測系統(tǒng)，包括壓力測量模塊：用于對水下近場目標進行壓力測量，將多個壓力測量結(jié)果融合得到壓力場多傳感融合檢測結(jié)果u1；

14、流速測量模塊：用于對水下近場目標進行流速測量，將多個流速測量結(jié)果融合得到速度場多傳感融合檢測結(jié)果u2；

15、電極測量模塊：用于對水下近場目標進行接收電極測量，將多個接收電極測量結(jié)果融合得到電場多傳感融合檢測結(jié)果u3；

16、檢測模塊：用于將壓力場多傳感融合檢測結(jié)果u1、速度場多傳感融合檢測結(jié)果u2和電場多傳感融合檢測結(jié)果u3輸入到二級多物理場融合檢測中心，基于投票判決與多物理場融合決策閾t比較，得到最終檢測結(jié)果。

17、本發(fā)明還提供了一種計算機設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特殊之處在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述任一項所述一種基于水動力場與電場信息融合的水下近場目標檢測方法的步驟。

18、本發(fā)明還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行計算機程序時實現(xiàn)上述任一項所述一種基于水動力場與電場信息融合的水下近場目標檢測方法的步驟。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

20、本發(fā)明一種基于水動力場和電場信息融合的水下近場目標檢測方法，建立相同類型傳感器融合的初級融合檢測中心和多物理場融合檢測的二級融合中心，結(jié)合壓力、水下流速和電場信息，提供多維度、多角度的觀測數(shù)據(jù)，從而更全面地了解水下環(huán)境的變化，提高水下目標檢測的魯棒性和準確率，相同類型傳感器融合的初級融合檢測中心包括壓力場初級融合檢測中心、速度場多傳感融合檢測中心和電場初級融合檢測中心。

21、本發(fā)明一種基于水動力場和電場信息融合的水下近場目標檢測方法，單一傳感器檢測會受到噪聲干擾，易發(fā)生偽目標虛警與真實目標漏探。本發(fā)明通過多個傳感器組成的初級融合中心檢測水下目標，可以彌補單一傳感器的局限性，有助于減小虛警和漏檢的發(fā)生；其次，單一物理場檢測受到環(huán)境的限制，魯棒性低且應(yīng)用范圍受限。水動力場只能檢測動態(tài)目標，電場檢測效果則會受到目標材質(zhì)的影響。本發(fā)明設(shè)計了復(fù)合速度場、壓力場與電場判決的二級融合決策中心，提高了系統(tǒng)的靠抗干擾能力，可廣泛適用于水下目標的檢測；另外，針對融合系統(tǒng)的檢測精度與效率問題，本發(fā)明在初級與二級融合中心設(shè)計了不同的融合算法。一方面根據(jù)neyman-pearson定理建立初級融合中心同類傳感器的目標檢測規(guī)則，兼顧了期望更小的虛警率與更高的檢測率的設(shè)計要求，另一方面在二級中心使用投票判決規(guī)則融合初級中心流速、壓力與電場的決策，提高了計算效率的同時進一步提高了檢測概率，并且提升了融合系統(tǒng)的檢測魯棒性。