【技术实现步骤摘要】
一种基于模态强度匹配分析的目标深度辨识方法及系统
本专利技术涉及声纳信号处理领域，特别涉及一种基于模态强度匹配分析的目标深度辨识方法及系统。
技术介绍
水中目标深度辨识是现代声纳系统的一个重要组成部分，是声纳系统后置数据处理的一个重要环节，尤其是对于水声对抗系统。由于单独依赖信号时频特征进行目标辨识的方法难以满足使用需求，迫切需要寻求新的途径加以解决从拾取声压数据中辨识目标深度问题。为了能够实现对水中目标深度有效辨识，有关学者提出采用匹配场处理方法实现对目标进行深度估计。这种方法充分简正波的模态分布，利用垂直阵实现深度上的采样，并采用简正波声传播模型计算拷贝场向量，然后将拷贝场与测量场进行匹配实现对目标深度估计，但是该方法面临计算量大、耗时长、受环境参数影响较大等问题。为了解决匹配场定位方法受环境参数影响较大等问题，有关学者提出一种基于双引导声源和warping变换的拷贝声场计算方法，该方法首先从垂直接收阵接收到的引导声源声场获取简正波本征函数，然后再从声场衰减信息和声场相位信息两个方向重构拷贝声场，并与目标声源的真实声场进...
【技术保护点】
1.一种基于模态强度匹配分析的目标深度辨识方法，所述方法包括：/n以水平拖线阵搭载的水面平台辐射噪声作为引导源，利用模态域波束形成方法得到水面平台辐射噪声的模态域能量值；/n对水面平台辐射噪声的模态域能量值进行归一化处理，得到模态强度分布值及矩阵表示，并将矩阵表示作为匹配基准；/n对深度待判决目标辐射噪声的模态域能量值进行归一化处理，得到深度待判决目标在水平拖线阵模态域中的矩阵表示；/n将深度待判决目标在水平拖线阵模态域中的矩阵表示与匹配基准进行相关性分析，得到相关系数；/n依据相关系数对待判决目标的深度进行辨识，得到判决结果。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于模态强度匹配分析的目标深度辨识方法，所述方法包括：
以水平拖线阵搭载的水面平台辐射噪声作为引导源，利用模态域波束形成方法得到水面平台辐射噪声的模态域能量值；
对水面平台辐射噪声的模态域能量值进行归一化处理，得到模态强度分布值及矩阵表示，并将矩阵表示作为匹配基准；
对深度待判决目标辐射噪声的模态域能量值进行归一化处理，得到深度待判决目标在水平拖线阵模态域中的矩阵表示；
将深度待判决目标在水平拖线阵模态域中的矩阵表示与匹配基准进行相关性分析，得到相关系数；
依据相关系数对待判决目标的深度进行辨识，得到判决结果。
2.根据权利要求1所述的基于模态强度匹配分析的目标深度辨识方法，其特征在于，所述方法具体包括：
步骤1)根据水面平台辐射噪声在水平拖线阵中的深度z0，计算水面平台辐射噪声的模态域能量值Ysum(f,l)为：
其中，ρ为密度，S(f)为目标声源在频点f处的幅频响应，φl(z)表示在深度z处的模态函数，*表示复共轭，kl表示第l阶水平波束，l＝1,2,…,M，M表示模态总数，r1为目标声源到水平拖线阵第一阵元的距离，L为其他阶模态对应残留分量；
步骤2)根据距离和幅度对水平拖线阵各阶模态中的影响一致性，对水面平台辐射噪声的模态域能量值进行归一化处理，得到第l阶模态强度分布值Pl(f,z,z0)及矩阵表示形式P(f,z,z0)：
其中，[·]T表示矩阵转置；
步骤3)对深度待判决目标辐射噪声的模态域能量值进行归一化处理，得到深度待判决目标在水平拖线阵模态域中的矩阵表示PS(f,z,zs)为：
其中，zs为目标深度；
步骤4)将步骤2)的P(f,z,z0)作为匹配基准，将PS(f,z,zs)与匹配基准进行相关性分析，得到相关系数R(f,zs)为：
其中，cov[P(f,z,z0),PS(f,z,zs)]为P(f,z,zs)与PS(f,z,zs)的协方差，d(P(f,z,z0))为P(f,z,z0)的方差，d(PS(f,z,zs))为PS(f,z,zs)的方差；
步骤5)将相关系数R(f,zs)的最大峰值max[R(f,zs)]与阈值进行比较，得到待判决目标深度zs的判决结果：
当max[R(f,zs)]小于阈值时，目标为水下目标；否则，目标为水面目标。
3.一种基于模态强度匹配分析的目标深度辨识系统，其特征在于，所述系统包括：辐射噪声模态域能量值生成模块、归一化处理模块和目标深度辨识模块；其中，
所述辐射噪声模态域能量值生成模块，用于以水平拖...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑恩明，陈新华，李嶷，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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