一種水雷聲引信目標(biāo)識別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水雷聲引信目標(biāo)識別方法，用于水雷平臺進行目標(biāo)識別，包括如下步驟：估計目標(biāo)俯仰角和方位角；依據(jù)目標(biāo)俯仰角和方位角以及水雷平臺的深度估計目標(biāo)距離與相對位置；通過上述方法估計設(shè)定時間段內(nèi)的目標(biāo)相對水雷平臺位置坐標(biāo)的序列，依據(jù)該序列，采用擴展卡爾曼濾波方法，得到目標(biāo)的航速v；估計目標(biāo)輻射噪聲的總聲級EL，并依據(jù)EL估計目標(biāo)輻射噪聲的聲源級SL；如果SL/v大于門限1，識別為掃雷具；比值小于門限2，識別為高速快艇；比值介于2個門限值之間，識別為大中型艦船；門限1與門限2通過分析大量實測目標(biāo)樣本獲得。該方法采用不易模擬、穩(wěn)定性較好的特征進行目標(biāo)識別，具有更好的識別效果。
【專利說明】
一種水雷聲引信目標(biāo)識別方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于水雷聲引信領(lǐng)域，具體涉及一種水雷聲引信目標(biāo)識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水雷兵器對目標(biāo)的準(zhǔn)確識別是水雷發(fā)揮作戰(zhàn)效能的前提。水雷探測到的目標(biāo)類型 多種多樣，包括大中型艦船、小型快艇與掃雷具等。已有的文獻與專利中多采用頻譜特征識 別方法，但目前最先進的目標(biāo)設(shè)定式聲掃雷具已經(jīng)能夠模擬艦船聲場頻譜結(jié)構(gòu)，采用傳統(tǒng) 的頻譜分析技術(shù)難以識別。由于頻譜受海洋聲信道干涉的影響，對大中型艦船與小型快艇 的識別率也不夠理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種水雷聲引信目標(biāo)識別方法，采用不易模擬、穩(wěn)定性較 好的特征進行目標(biāo)識別，具有更好的識別效果。
[0004] 為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種水雷聲引信目標(biāo)識別方法，用于水 雷平臺進行目標(biāo)識別，包括如下步驟：
[0005] 步驟1、估計目標(biāo)俯仰角和方位角。
[0006] 步驟2、依據(jù)目標(biāo)俯仰角和方位角以及水雷平臺的深度估計目標(biāo)距離與相對位置。
[0007] 步驟3、通過步驟2的方法估計設(shè)定時間段內(nèi)的目標(biāo)相對水雷平臺位置坐標(biāo)的序 列，依據(jù)該序列，采用擴展卡爾曼濾波方法，得到目標(biāo)的航速V。
[0008] 步驟4、估計目標(biāo)輻射噪聲的總聲級EL，并依據(jù)EL估計目標(biāo)輻射噪聲的聲源級SL。 [0009]步驟5、如果SL/v大于門限1，識別為掃雷具；比值小于門限2,識別為高速快艇；比 值介于2個門限值之間，識別為大中型艦船。
[001 0]門限1與門限2通過分析大量實測目標(biāo)樣本獲得。
[0011] 進一步地，步驟1采用如下方法估計目標(biāo)俯仰角和方位角：
[0012] 由陣元1、2和3組成等邊平面三角陣，用于接收目標(biāo)輻射噪聲，采用廣義互相關(guān)法 估計目標(biāo)輻射噪聲到達陣元1與陣元2之間的時延1 21、以及到達陣元1與陣元3之間的時延 ^310
[0013] 目標(biāo)俯仰角
^其中sirTH)是求反正弦函數(shù)，C是水 中聲速，d是平面三角陣的邊長。
[0014] 目標(biāo)方位角
其中tar^O是求反正切函數(shù)。
[0015] 進一步地，步驟2中的目標(biāo)距離r = h/c〇S0;h為水雷平臺的深度。
[0016] 目標(biāo)相對水雷平臺的位置坐標(biāo)為.(/?tan<9cos^)，/Uan汐sinp)。
[0017] 進一步地，步驟4采用如下方式估計目標(biāo)輻射噪聲的總聲級EL，并依據(jù)EL估計目標(biāo) 輻射噪聲的聲源級SL:以設(shè)定的采樣間隔Ts對陣元1接收的目標(biāo)輻射噪聲信號離散化，得到 一個數(shù)據(jù)序列si(0)，si(2)，. . .，si(N-l)，目標(biāo)福射噪聲功率為
[0018]則目標(biāo)輻射噪聲總聲級為EL = 101 g (P) -Lr-Lm;其中，1 g是以10為底的對數(shù)，P是目 標(biāo)福射噪聲功率，Lr是陣元1的接收機靈敏度，Lm是陣元1的接收基陣靈敏度。
[0019]目標(biāo)輻射噪聲聲源級為SL = EL+201gr。
[0020] 有益效果：
[0021]本發(fā)明提取目標(biāo)聲源級與航速特征來識別目標(biāo)，這兩個特征是大中型艦船、小型 快艇與掃雷具等三類目標(biāo)比較穩(wěn)定而又區(qū)分比較明顯的特征。如掃雷具在水下拖曳前進， 速度很低。為了達到盡可能大的掃雷寬度，提高掃雷效率，其發(fā)聲器的功率非常高，達到很 高的聲源級，聲源級與航速比值很大。小型快艇機動靈活，航速很高，聲源級較高，聲源級與 航速比值較小。大中型艦船正常巡航速度較高，但低于快艇，聲源級也較高，聲源級與航速 比值較大。這些特征與頻譜特征相比，不易模擬，穩(wěn)定性較好，具有更好的識別效果。
【附圖說明】
[0022]圖1目標(biāo)識別過程示意圖
[0023]圖2平面陣測量俯仰角與方位角示意圖
[0024]圖3通過俯仰角與深度估計目標(biāo)距離
[0025] 圖4估計的目標(biāo)聲源級，400s后目標(biāo)出現(xiàn)；
[0026] 圖5估計的目標(biāo)航速，400s后目標(biāo)出現(xiàn)。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0028] -種水雷聲引信目標(biāo)識別方法，用于水雷平臺進行目標(biāo)識別，流程如圖1所示。 [0029]該方法具體包括如下步驟：
[0030]步驟1、估計目標(biāo)俯仰角和方位角；
[0031]本實施例中，步驟1如圖2所示，采用如下方法估計目標(biāo)俯仰角和方位角：
[0032]由陣元1、2和3組成等邊平面三角陣，用于接收目標(biāo)輻射噪聲，采用廣義互相關(guān)法 估計目標(biāo)輻射噪聲到達陣元1與陣元2之間的時延T21、以及到達陣元1與陣元3之間的時延 ^31〇
[0033] 目標(biāo)俯仰角
；其中sirTH)是求反正弦函數(shù)，C是水 中聲速，d是平面三角陣的邊長。
[0034] 目標(biāo)方位角
：其中tan-H)是求反正切函數(shù)。
[0035] 步驟2、依據(jù)目標(biāo)俯仰角和方位角以及水雷平臺的深度估計目標(biāo)距離與相對位置。 [0036]本實施例中，如圖3所示，目標(biāo)距離r = h/c〇S0;h為水雷平臺的深度；
[0037] 目標(biāo)相對水雷平臺的位置坐標(biāo)為(^2tan沒c:osp，々tanSsing。
[0038]步驟3、通過步驟2的方法估計設(shè)定時間段內(nèi)的目標(biāo)相對水雷平臺位置坐標(biāo)的序 列，依據(jù)該序列，采用擴展卡爾曼濾波方法，得到目標(biāo)的航速v;如圖5所示為估計的目標(biāo)航 速，400s后目標(biāo)出現(xiàn)。
[0039]步驟4、估計目標(biāo)輻射噪聲的總聲級EL，并依據(jù)EL估計目標(biāo)輻射噪聲的聲源級SL。 [0040]本實施例中，步驟4采用如下方式估計目標(biāo)輻射噪聲的總聲級EL，并依據(jù)EL估計目 標(biāo)輻射噪聲的聲源級SL:以設(shè)定的采樣間隔T s對陣元1接收的目標(biāo)輻射噪聲信號離散化，得 到一個數(shù)據(jù)序列Sl(0)，S1(2)，. . .，S1(N-1)，目標(biāo)輻射噪聲功率為
[00411則目標(biāo)輻射噪聲總聲級為EL = 101 g (P) -Lr-Lm;其中，1 g是以10為底的對數(shù)，P是目 標(biāo)福射噪聲功率，Lr是陣元1的接收機靈敏度，Lm是陣元1的接收基陣靈敏度。
[0042]目標(biāo)輻射噪聲聲源級為SL = EL+201gr。如圖4所示為估計的目標(biāo)聲源級，400s后目 標(biāo)出現(xiàn)。
[0043]步驟6、SL/v如果SL/v大于門限1，識別為掃雷具；比值小于門限2,識別為高速快 艇;比值介于2個門限值之間，識別為大中型艦船；
[0044]門限1與門限2通過分析大量實測目標(biāo)樣本獲得。如表1所示為三類目標(biāo)識別結(jié)果。 [0045]表1三類目標(biāo)識別結(jié)果
[0047]綜上，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護 范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種水雷聲引信目標(biāo)識別方法，用于水雷平臺進行目標(biāo)識別，其特征在于，包括如下 步驟： 步驟1、估計目標(biāo)俯仰角和方位角； 步驟2、依據(jù)目標(biāo)俯仰角和方位角W及水雷平臺的深度估計目標(biāo)距離與相對位置； 步驟3、通過步驟2的方法估計設(shè)定時間段內(nèi)的目標(biāo)相對水雷平臺位置坐標(biāo)的序列，依 據(jù)該序列，采用擴展卡爾曼濾波方法，得到目標(biāo)的航速V ; 步驟4、估計目標(biāo)福射噪聲的總聲級化，并依據(jù)化估計目標(biāo)福射噪聲的聲源級化； 步驟5、如果化A大于口限1，識別為掃雷具；比值小于口限2,識別為高速快艇；比值介 于2個口限值之間，識別為大中型艦船； 口限1與口限2通過分析大量實測目標(biāo)樣本獲得。2. 如權(quán)利要求1所述的一種水雷聲引信目標(biāo)識別方法，其特征在于，所述步驟1采用如 下方法估計目標(biāo)俯仰角和方位角： 由陣元1、2和3組成等邊平面=角陣，用于接收目標(biāo)福射噪聲，采用廣義互相關(guān)法估計 目標(biāo)福射噪聲到達陣元1與陣元2之間的時延T21、W及到達陣元1與陣元3之間的時延T31;目標(biāo)俯仰^ 其中sirTi()是求反正弦函數(shù)，C是水中聲 速，d是平面 目標(biāo)方位^ 。是求反正切函數(shù)。3. 如權(quán)利要求2所述的一種水雷聲引信目標(biāo)識別方法，其特征在于，所述步驟2中的目 標(biāo)距離r = h/cos0 ;h為水雷平臺的深伊? 目標(biāo)相對水雷平臺的位置坐標(biāo)為 。4. 如權(quán)利要求3所述的一種水雷聲引信目標(biāo)識別方法，其特征在于，所述步驟4采用如 下方式估計目標(biāo)福射噪聲的總聲級化，并依據(jù)化估計目標(biāo)福射噪聲的聲源級化：W設(shè)定的 采樣間隔Ts對陣元1接收的目標(biāo)福射噪聲信號離散化，得到一個數(shù)據(jù)序列Si(O)，si(2)，...， Si(N-I)，目標(biāo)福射噪聲功率另 則目標(biāo)福射噪聲總聲級為化=101g (P) -k-Lm;其中，1 g是W10為底的對數(shù)，P是目標(biāo)福 射噪聲功率，k是陣元1的接收機靈敏度，Lm是陣元1的接收基陣靈敏度； 目標(biāo)福射噪聲聲源級為化=化巧01 gr。
【文檔編號】G01S15/74GK105911550SQ201610205644
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】陳韶華, 陳川, 鄭偉, 田榮艷, 汪小亞, 佘湖清
【申請人】中國船舶重工集團公司第七研究所, 中國船舶重工集團公司第七一〇研究所