[发明专利]一种被动声纳水下弱目标检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种被动声纳水下弱目标检测方法及系统。所述方法，包括：获取设定时间段内的多帧接收数据；对各帧接收数据进行角度估计，得到时间方位历程图；按照能量值的大小筛选时间方位历程图中各帧图像的候选方位角点，得到时空方位图；计算时空方位图中每相邻两帧图像的候选方位角点之间的角度距离，基于角度距离和线性函数拟合算法预测目标的角度轨迹，确定运动轨迹；若运动轨迹为一条，则将运动轨迹确定为目标的最终角度轨迹；若运动轨迹为多条，则计算每条运动轨迹的轨迹可信度，将轨迹可信度最大的运动轨迹确定为目标的最终角度轨迹。本发明能在避免漏检的同时，降低虚警概率，从而提高水下弱目标检测的稳定性。

技术领域

本发明涉及水声信号处理领域，特别是涉及一种被动声纳水下弱目标检测方法及系统。

背景技术

海洋覆盖着地球的大部分区域，海洋的军事和经济意义十分重大。军事上，控制海洋是现代高科技战争成败的一个关键因素，对沿海国家尤其如此。对于海洋的控制，其中最重要的一点就是对于水下信息的控制，它是潜艇战和反潜战赖以运作和决胜的最重要条件。谁在水下信息控制方面具有优势，谁就会在未来海战中取得最大的胜利。水声技术是水下信息战的一项最基本和最重要的因素，潜艇战和反潜战都离不开水声技术。水声设备是进行水下探测、通信、导航的最有效手段。

传统的声纳设备有主动声纳和被动声纳两种形式，主动声纳具有发射信号波形已知、处理增益大的优势，但是其在发射信号的同时也具有容易暴露、隐蔽性差的缺点；被动声纳利用接收水听器接收目标的辐射噪声信号，单程传播损失使其可能有较大的作用距离，并且隐蔽性好。随着水面舰和潜艇设备不断地提升降噪能力，被动声纳阵列对目标的观测性能降低，因此研究高效准确的水下弱目标检测方法已成为当务之急。

目前，对水下弱目标的检测通常通过一帧或几帧数据实现检测，但是在低信噪比条件下，仅通过一帧或几帧数据检测目标存在较大不确定性，会导致漏检、虚警概率增加的问题，检测的稳定性差。

发明内容

基于此，本发明实施例提供一种被动声纳水下弱目标检测方法及系统，以在提高目标检测概率，避免漏检的同时，降低虚警概率，从而提高水下弱目标检测的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种被动声纳水下弱目标检测方法，包括：

获取设定时间段内的多帧接收数据；所述接收数据为被动声纳接收到的数据；

对各帧所述接收数据进行角度估计，并将得到的各帧角度估计值与相应的能量值叠加，得到时间方位历程图；

按照能量值的大小筛选所述时间方位历程图中各帧图像的候选方位角点，得到时空方位图；一帧图像包括至少一个所述候选方位角点；

计算所述时空方位图中每相邻两帧图像的候选方位角点之间的角度距离，并基于所述角度距离，采用线性函数拟合算法对目标的角度轨迹进行预测，确定运动轨迹；

若所述运动轨迹为一条，则将所述运动轨迹确定为所述目标的最终角度轨迹；若所述运动轨迹为多条，则计算每条所述运动轨迹的轨迹可信度，并将所述轨迹可信度最大的运动轨迹确定为所述目标的最终角度轨迹。

可选的，所述计算所述时空方位图中每相邻两帧图像的候选方位角点之间的角度距离，并基于所述角度距离，采用线性函数拟合算法对目标的角度轨迹进行预测，确定运动轨迹，具体包括：

步骤1：由当前帧图像的各个角度轨迹确定当前帧图像中的候选方位角点为角度轨迹的终点还是轨迹起始点；

步骤2：若当前帧图像中的候选方位角点为角度轨迹的终点，则判断所述终点所在的角度轨迹是否为已标记的角度轨迹，得到第一判断结果；所述已标记的角度轨迹为轨迹中的候选方位角点大于设定目标点数的角度轨迹；