一种远程高精度海洋目标自动识别与判定方法及其系统技术方案

本发明专利技术具体公开了一种远程高精度海洋目标自动识别与判定方法及其系统，所述方法包括以下步骤：S1、训练出声学模型网络并预存在信号处理子卡中；S2、信号处理子卡接收光纤水听器阵缆的干涉光信号；S3、模数转换模块对所接收的干涉光信号形进行光电转换与模数转换后发送至对应的调制解调模块中进行相位调制解调以还原出海洋目标的声音信号，再利用对应的AI识别模块对信号进行语音提取及目标匹配；S4、上位机进行数据调度并运行预存显控软件。本发明专利技术利用组网的光纤水听器阵缆对海洋目标的声音信号进行采集，并通过多个信号处理子卡对多路数据进行并行计算，有效提升了目标探测区域和数据的处理效率，从而能够精准快速的对目标进行匹配识别。目标进行匹配识别。目标进行匹配识别。

【技术实现步骤摘要】
一种远程高精度海洋目标自动识别与判定方法及其系统


[0001]本专利技术涉及海洋目标识别
，尤其涉及一种远程高精度海洋目标自动识别与判定方法及其系统。

技术介绍

[0002]传统的海洋舰船识别需要无人机采集目标图像并通过识别系统进行目标判定，其受限于无人机侦查范围和目标伪装程度的影响，同时，无人机采集的目标图像数据量较大且不利于传输，实时性较差，无人机也具有易于被侦查与摧毁的缺点；而且，海洋水下目标识别一般需要声呐装置，传统声呐装置的灵敏度较低，探测距离短且组网困难。
[0003]鉴于此，研究一种远程高精度海洋目标自动识别与判定方法及其系统是本
人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种远程高精度海洋目标自动识别与判定方法，所述方法包括以下步骤：
[0005]S1、基于海洋目标样本的特定声音频率进而训练出声学模型网络，并将训练好的声学模型网络预存在信号处理子卡内；
[0006]S2、利用光发射机将调制光发送至光纤水听器阵缆，通过光纤水听器阵缆将探测区域内包含声音信号的干涉光信号发送至并行设置且可对干涉光信号进行并行处理的多个信号处理子卡；
[0007]S3、每一个信号处理子卡中的模数转换模块对所接收的干涉光信号进行模数转换以将干涉光信号的光信号转换为电信号，然后将干涉光信号对应的电信号发送至对应的调制解调模块中进行相位调制解调，进而还原出海洋目标的声音信号，再利用对应的AI识别模块对还原出来的海洋目标声音信号进行声音识别与目标匹配，最终将匹配结果发送至上位机；
[0008]S4、上位机接收到信号处理子卡发送来的匹配结果，然后通过上位机内预存的显控软件对匹配结果进行显示和信息回放。
[0009]优选地，所述声学模型网络为CD
‑
DNN
‑
HMM架构声学模型网络。
[0010]优选地，所述步骤S3中调制解调模块进行相位调节解调的具体过程为：所述调制解调模块将所干涉光信号对应的电信号依次进行混频相乘、低通滤波、微分交叉相乘、相减和积分运算以实现信号的相位调制解调，进而还原出海洋目标的声音信号。
[0011]优选地，所述步骤S3中AI识别模块对还原出来的海洋目标声音信号进行声音识别与目标匹配的具体实现方式包括：
[0012]S31、通过移动窗函数对所接收的声音信号进行语音分帧，然后对语音分帧后的声音信号进行MFCC声学特征提取，以将每一帧声音信号对应的干涉光信号变成一个多维向量；
[0013]S32、将步骤S31中所有帧声音信号对应的多维向量组合起来以形成一个观察序列矩阵，并将该观察序列矩阵输入至预存的声学模型网络中；
[0014]S33、利用动态规划剪枝的Viterbi算法在声学网络模型中寻找全局最优路径以完成海洋目标的匹配，从而实现海洋目标的自动识别和判定。
[0015]本专利技术还提供了一种远程高精度海洋目标自动识别与判定系统，所述系统基于上述所述的远程高精度海洋目标自动识别与判定方法进行海洋目标的识别与判定，其包括主控单元和光纤水听器阵缆组网，其中：
[0016]光纤水听器阵缆组网包括若干个并列设置且用于采集海洋目标声音信号以形成干涉光波形的光纤水听器阵缆；
[0017]主控单元包括上位机、光发射机以及若干个并列设置的信号处理子卡，所述上位机用于对信号处理子卡的数据进行调度以及对信号处理子卡的运行情况进行显示，光发射机用于将调制光发送至光纤水听器，光纤水听器阵缆组网用于将包含声音信号的干涉光信号传输给信号处理子卡，每一个信号处理子卡均包括依次连接的模数转换模块、调制解调模块和AI识别模块，模数转换模块用于将所接收的干涉光信号进行光电转换以将光信号转换为电信号，调制解调模块用于对干涉光信号对应的电信号进行相位调制解调以还原出海洋目标的声音信号，AI识别模块用于对还原的海洋目标声音信号进行声音识别与目标匹配。
[0018]优选地，每一个所述光纤水听器阵缆的外部均为铠装，且每一个所述光纤水听器阵缆均包括若干个采用PU管隔离并串联连接的光纤水听器，相邻光纤水听器之间通过光纤连接。
[0019]优选地，每一个所述信号处理子卡上均设有分别与上位机进行数据交互的SERDES通用接口。
[0020]优选地，所述光发射机与光纤水听器阵缆组网之间采用光缆连接以实现数据传输。
[0021]优选地，所述光纤水听器阵缆组网与信号处理子卡之间采用光缆连接以实现数据传输。
[0022]优选地，所述上位机采用飞腾CPU和麒麟操作系统。
[0023]与现有技术相比，本专利技术所具有的优点主要体现在以下几个方面：
[0024]1、本专利技术利用组网的光纤水听器阵缆对海洋目标的声音信号进行采集，大大提升了探测区域和探测精度，同时通过并行设置的多个信号处理子卡对多路数据的并行计算，有效提高了数据的处理效率，进而能够精准快速的识别出目标，且具有功耗小和精度高的特点。
[0025]2、本专利技术中通过在信号处理子卡上设置SERDES通用接口，能够有效提高上位机与信号处理子卡之间的数据传输实时性。
[0026]3、本专利技术中使用AI识别模块进行识别，识别准确率更高，功耗更小，数据延迟更低。
[0027]4、本专利技术中的主控单元及光纤水听器阵缆均可采用国产化产品，能够解决国外的技术封锁与设备禁运问题。
附图说明
[0028]图1是本专利技术中一种远程高精度海洋目标自动识别与判定方法的流程图，
[0029]图2是本专利技术中一种远程高精度海洋目标自动识别与判定系统的结构框图，
[0030]图3是本专利技术中调制解调模块的调制解调流程图。
[0031]图中：1、上位机，2、光纤水听器阵缆，3、信号处理子卡，31、模数转换模块，32、调制解调模块，33、AI识别模块，4、光发射机，5、SERDES通用接口。
具体实施方式
[0032]为了使本
的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。
[0033]如图1
‑
图3所示，一种远程高精度海洋目标自动识别与判定方法，所述方法包括以下步骤：
[0034]S1、基于海洋目标样本的特定声音频率进而训练出声学模型网络，并将训练好的声学模型网络预存在上位机1内，其中，所述声学模型网络首先是基于现有的CD
‑
DNN
‑
HMM(上下文相关
‑
深层神经网络
‑
隐马尔科夫模)架构构建出声学模型，然后通过输入海洋环境的声音数据，并优化训练声学模型中各网络的分支路径，进而得到训练好的声学模型网络；
[0035]S2、利用光发射机4将调制光发送至光纤水听器阵缆2，通过光纤水听器阵缆2将探测区域内包含声音信号的干涉光信号发送至并行设置且可对干涉光信号进行并行处理的多个信号处理子卡3；
[0036]S3、每一个信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种远程高精度海洋目标自动识别与判定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、基于海洋目标样本的特定声音频率进而训练出声学模型网络，并将训练好的声学模型网络预存在信号处理子卡中；S2、利用光发射机将调制光发送至光纤水听器阵缆，通过光纤水听器阵缆将探测区域内包含声音信号的干涉光信号发送至并行设置且可对干涉光信号进行并行处理的多个信号处理子卡；S3、每一个信号处理子卡中的模数转换模块对所接收的干涉光信号进行模数转换以将干涉光信号的光信号转换为电信号，然后将干涉光信号对应的电信号发送至对应的调制解调模块中进行相位调制解调，进而还原出海洋目标的声音信号，再利用对应的AI识别模块对还原出来的海洋目标声音信号进行声音识别与目标匹配，最终将匹配结果发送至上位机；S4、上位机接收到信号处理子卡发送来的匹配结果，然后通过上位机内预存的显控软件对匹配结果进行显示和信息回放。2.如权利要求1所述的远程高精度海洋目标自动识别与判定方法，其特征在于，所述步骤S1中的声学模型网络为CD
‑
DNN
‑
HMM架构声学模型网络。3.如权利要求2所述的远程高精度海洋目标自动识别与判定方法，其特征在于，所述步骤S3中调制解调模块进行相位调节解调的具体过程为：所述调制解调模块将干涉光信号对应的电信号依次进行混频相乘、低通滤波、微分交叉相乘、相减和积分运算以实现信号的相位调制解调，进而还原出海洋目标的声音信号。4.如权利要求3所述的远程高精度海洋目标自动识别与判定方法，其特征在于，所述步骤S3中AI识别模块对还原出来的海洋目标声音信号进行声音识别与目标匹配的具体实现方式包括：S31、通过移动窗函数对所接收的声音信号进行语音分帧，然后对语音分帧后的声音信号进行MFCC声学特征提取，以将每一帧声音信号变成一个多维向量；S32、将步骤S31中所有帧声音信号对应的多维向量组合起来以形成一个观察序列矩阵，并将该观察序列矩阵输入至预存的声学模型网络中；S33、利用动态规划剪枝的Viterbi算法在声学网...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘地，黄德翼，梁迅，柳祚前，胥晓，王琴，冯蕾，杨子军，唐宇，
申请(专利权)人：长沙军民先进技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：