[发明专利]基于多物理特征的主动声呐目标识别方法

说明书

本发明提出一种基于多物理特征的主动目标识别方法，首先通过初筛快速筛选出疑似目标，然后对疑似目标进行径向速度、径向尺度、多回波相似度、亮点结构、调频回波子带相关性、回波相位等多物理特征提取，根据专家知识构建综合判别准则，最后通过模糊逻辑分类系统实现对水下目标高置信度识别。本发明提出的初判与精判相结合的探辨一体化主动目标识别方法，可有效解决主动声呐高虚警问题，显著提升探测效能；同时通过互补性和关联性地运用目标多物理特征，有效提高了目标识别正确率和宽容性。

技术领域

本发明属于主动声呐领域，主要是一种基于多物理特征的主动声呐目标识别方法。

背景技术

目标识别是当前制约主动声呐水下实际探测效能（探鱼、探蛙人、探航行器等）的关键瓶颈技术，随着主动声呐目标检测技术的不断提升，需求日益迫切。现有主动声呐由于缺乏有效的主动目标识别功能，在实际使用条件下，受海洋混响、海底/海面杂波影响，目标检测虚警率居高不下，用户难以从众多杂波中快速确定用户所关注的目标，声呐作用距离的提升未能有效提升声呐对水下感兴趣目标（鱼群、蛙人、航行器）等的探测效能。可见，主动声呐目标识别的实际应用需求十分迫切。

多年来，国内外学者开展了大量关于水下目标的主动识别技术研究，主要研究思路是提取和利用具有可鉴别性的回波特征。目前广泛研究和使用的特征以数值统计特征为主，主要包括回波包络波形、包络过零点密度、包络面积比、AR模型参数、梅林变换系数、高阶矩等。由于上述特征物理意义缺乏，与水下目标类别的映射关系不明确，其可分性严重依赖数据样本，且对海洋环境和目标的宽容性较差，人对基于上述特征的目标识别性能不可控，泛化推广能力差，难以实际应用。因此，急需一种宽容性好、识别正确率高的目标识别方法，以解决现有主动声呐在实际海洋环境下的高虚警问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于多物理特征的主动声呐目标识别方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种基于多物理特征的主动声呐目标识别方法，包括步骤如下：

步骤一：接收主动声呐阵元数据，经过预处理得到波束域数据；

步骤二：对波束域数据进行多域联合处理，进行基于特征检测的初步筛选，得到若干疑似目标；同时，接收跟踪目标信息，分别利用初步筛选目标信息和跟踪目标信息，在波束域数据中提取目标波束；

步骤三：对所选目标波束进行基于多物理特征的精确判别，输出目标的类别和置信度；

（1）、对所选目标波束提取多个具有明确物理含义的特征，包括目标速度特征、目标尺度特征、目标亮点结构特征、目标连续回波相似度特征、目标回波子带相关性特征和目标回波相变特征，其中目标速度特征包括目标绝对速度特征和目标径向速度特征；

（2）、对每个具有明确物理含义的特征进行统计分析，生成该特征的隶属度函数；

（3）、设计模糊推理知识规则库，根据专家经验按物理含义将特征进行分类，对每一类特征产生相应的模糊“if-then”规则；然后，再由同一目标对应的不同类特征之间的关系，产生类间模糊“if-then”规则，具体采用三级判别机制；

（3.1）、首先进行第一级判别：目标动静判别，根据目标径向速度或绝对速度大小将目标判为运动目标和静止目标；

（3.2）、根据第一级判别结果，进行第二级判别，第二级判别分为两部分；

（3.2.1）、当一级判别结果为运动目标时，分别根据目标亮点结构特征、目标速度特征、目标尺度特征、目标连续回波相似度特征，进行水面运动目标与水下运动目标判别；利用判别规则A，得到第二级判别下对运动目标水面水下分类结果和相应置信度；