【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于声纳探测，尤其涉及基于源致内波声场起伏特征的声呐探测方法及系统。
技术介绍
1、在收发分置声呐探测中，收发连线附近目标的前向散射信号使得接收机可以获得较高的信噪比，但强直透波（没有目标时接收的声波）在时、频、空域的掩盖使得目标散射信号难以被直接提取。水声目标体的前向散射区域受到菲涅尔半径限制，这给长时间、稳定的目标检测带来一定难度，亟需寻找持续时间更久、稳定性强的目标声场特征。
2、研究表明，水下目标运动时由于体积排水效应会产生包含内波和湍流等的大幅度水动力尾迹，湍流随流场传播逐渐消失，而内波在重力和浮力作用下往复振荡并激发扇形源致内波场。源致内波的幅度较大，持续时间长，并且难以被消除。这种流场波动能够引发局部声速剖面扰动并进而引起前向声场起伏，但在强直透波的掩盖下存在微弱声起伏特征难以提取的问题。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的在于提供基于源致内波声场起伏特征的声呐探测方法，旨在解决流场波动能够引发局部声速剖面扰动并进而引起前向声场起伏，但在强直透波的掩盖下存在微弱声起伏特征难以提取的问题。
2、本专利技术实施例是这样实现的，一种基于源致内波声场起伏特征的声呐探测方法，所述方法包括：
3、基于发射端和接收端进行信号采集，对采集得到的信号进行数据整理和分类，得到已整理数据；
4、对已整理数据进行预处理，对经过预处理的数据进行特征分解，得到特征分解结果；
5、根据特征分解结果提取目标特征，并形成检测输
6、优选的，所述基于发射端和接收端进行信号采集，对采集得到的信号进行数据整理和分类，得到已整理数据的步骤中，包括对采集的信号进行脉冲压缩处理，提取脉冲压缩结果的包络作为新的处理信号，依据信号周期t将新的处理信号整理为矩阵形式，矩阵的行数和列数分别为探测周期个数和一个周期内的采样点数，依据信号采集时间将矩阵分类为基底矩阵 b和脉冲矩阵 m，矩阵 b包含探测前无目标时的接收信号，矩阵 m包含探测时的接收信号。
7、优选的，所述对已整理数据进行预处理，对经过预处理的数据进行特征分解，得到特征分解结果的步骤，具体包括：
8、使用长为 w的滑动窗沿采集时间依次读取矩阵 m中的各行信号，将其放入基底矩阵 b的后方组成输入矩阵 x；
9、对输入矩阵 x中各行数据进行去均值和均一化预处理，得到标准矩阵 z；
10、对标准矩阵 z做相关处理得到相关矩阵 r，对其进行特征分解处理，得到特征分解结果。
11、优选的，所述根据特征分解结果提取目标特征，并形成检测输出的步骤，具体包括对特征分解结果进行特征重构处理，将标准矩阵 z投影到子空间，得到特征矩阵 e，计算特征矩阵 e各行重构信号序列的二阶累积量，以二阶累积量的最大值为当前时段的实时输出结果。
12、优选的，输入矩阵 x为：。
13、优选的，对矩阵 x中各行数据进行去均值和均一化预处理的步骤中，采用以下公式进行去均值和均一化预处理：。
14、优选的，所述相关矩阵 r为：，优选的，所述相关矩阵 r为：，对应的正交化后的特征向量写为。
15、优选的，通过以下公式计算二阶累积量：，
16、其中，为特征矩阵 e各行重构信号序列。
17、优选的，所述特征矩阵 e为 ： ，
18、其中， k的取值范围为4到10。
19、本专利技术实施例的另一目的在于提供一种基于源致内波声场起伏特征的声呐探测系统，所述系统包括：
20、数据采集模块，用于基于发射端和接收端进行信号采集，对采集得到的信号进行数据整理和分类，得到已整理数据；
21、数据分解模块，用于对已整理数据进行预处理，对经过预处理的数据进行特征分解，得到特征分解结果；
22、检测输出模块，用于根据特征分解结果提取目标特征，并形成检测输出。
23、本专利技术提供的基于源致内波声场起伏特征的声呐探测方法，针对运动目标的源致内波声起伏特征，利用滑动窗读取数据并进行特征分解与重构处理，实现了对水下运动目标的实时检测，提高了实时检测的稳健性。
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1.一种基于源致内波声场起伏特征的声呐探测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于源致内波声场起伏特征的声呐探测方法，其特征在于，所述根据特征分解结果提取目标特征，并形成检测输出的步骤，具体包括对特征分解结果进行特征重构处理，将标准矩阵Z投影到子空间，得到特征矩阵E，计算特征矩阵E各行重构信号序列的二阶累积量，以二阶累积量的最大值为当前时段的实时输出结果。
3.根据权利要求2所述的基于源致内波声场起伏特征的声呐探测方法，其特征在于，输入矩阵X为：。
4.根据权利要求5所述的基于源致内波声场起伏特征的声呐探测方法，其特征在于，对矩阵X中各行数据进行去均值和均一化预处理的步骤中，采用以下公式进行去均值和均一化预处理：。
5.根据权利要求3所述的基于源致内波声场起伏特征的声呐探测方法，其特征在于，所述相关矩阵R为：，
6.根据权利要求4所述的基于源致内波声场起伏特征的声呐探测方法，其特征在于，通过以下公式计算二阶累积量：，
7.根据权利要求8所述的基于源致内波声场起伏特征的声呐探测方法，其特征
8.一种基于源致内波声场起伏特征的声呐探测系统，其特征在于，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于源致内波声场起伏特征的声呐探测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于源致内波声场起伏特征的声呐探测方法，其特征在于，所述根据特征分解结果提取目标特征，并形成检测输出的步骤，具体包括对特征分解结果进行特征重构处理，将标准矩阵z投影到子空间，得到特征矩阵e，计算特征矩阵e各行重构信号序列的二阶累积量，以二阶累积量的最大值为当前时段的实时输出结果。
3.根据权利要求2所述的基于源致内波声场起伏特征的声呐探测方法，其特征在于，输入矩阵x为：。
4.根据权利要求5所述的基于源致内波声场起...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷波，何兆阳，
申请(专利权)人：西北工业大学青岛研究院，
类型：发明
国别省市：
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