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基于垂直声强流的水中目标深度分类方法

毕雪洁 惠娟 赵安邦 王彪 马林 李晓曼

毕雪洁, 惠娟, 赵安邦, 王彪, 马林, 李晓曼. 基于垂直声强流的水中目标深度分类方法[J]. 电子与信息学报, 2021, 43(11): 3237-3246. doi: 10.11999/JEIT201045
引用本文: 毕雪洁, 惠娟, 赵安邦, 王彪, 马林, 李晓曼. 基于垂直声强流的水中目标深度分类方法[J]. 电子与信息学报, 2021, 43(11): 3237-3246. doi: 10.11999/JEIT201045
Xuejie BI, Juan HUI, Anbang ZHAO, Biao WANG, Lin MA, Xiaoman LI. Underwater Target Depth Classification Method Based on Vertical Acoustic Intensity Flux[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2021, 43(11): 3237-3246. doi: 10.11999/JEIT201045
Citation: Xuejie BI, Juan HUI, Anbang ZHAO, Biao WANG, Lin MA, Xiaoman LI. Underwater Target Depth Classification Method Based on Vertical Acoustic Intensity Flux[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2021, 43(11): 3237-3246. doi: 10.11999/JEIT201045

基于垂直声强流的水中目标深度分类方法

doi: 10.11999/JEIT201045
基金项目: 江苏科技大学科研启动基金 (1032932003, 1032931907),国家自然科学基金 (11574120, 12004143),国防科技重点实验室基金(6142108190907),海洋智能装备与系统教育部重点实验室开放基金(MIES-2020-09)
详细信息
    作者简介:

    毕雪洁:女,1991年生,博士,讲师,研究方向为水声信号处理

    惠娟:女,1976年生,博士,教授,博士生导师,研究方向为矢量信号处理

    赵安邦:男,1978年生,博士,教授,博士生导师,研究方向为水声目标定位

    王彪:男,1980年生,博士,教授,博士生导师,研究方向为水声通信

    马林:男,1990年生,博士,讲师,研究方向为水声通信

    李晓曼:女,1991年生,博士,讲师,研究方向为水声物理

    通讯作者:

    赵安邦 zhaoanbang@hrbeu.edu.cn

  • 中图分类号: O427

Underwater Target Depth Classification Method Based on Vertical Acoustic Intensity Flux

Funds: The Scientific Research Staring Foundation of Jiangsu University of Science and Technology (1032932003, 1032931907), The National Natural Science Foundation of China (11574120, 12004143), The Science and Technology Foundation of State Key Laboratory (6142108190907), The Open Foundation of Key Laboratory of Marine Intelligent Equipment and System, Ministry of Education (MIES-2020-09)
  • 摘要: 现有的基于声场干涉结构特征的目标深度分类方法的频率适用范围有限,仅适用于目标线谱频率激发前2阶简正波的情况。针对上述问题,该文提出基于匹配场处理的目标深度分类算法,该算法将垂直复声强无功分量作为匹配量进行目标深度的匹配估计,利用目标深度的粗略估计结果辅助进行目标深度的二元分类。算法适用于线谱频率激发前3阶简正波的情况,有效拓展了算法的频率适用范围。仿真结果验证了算法的可行性和稳健性。该文分析了环境失配情况对算法性能的影响。所提算法具有较高的准确性和稳健性。
  • 图  1  不同水平距离范围,测距误差对算法性能的影响

    图  2  接收深度对算法性能的影响

    图  3  声源频率对算法性能的影响

    图  4  信噪比及线谱稳定性对算法性能的影响

    图  5  负梯度情况下,声速梯度对算法性能的影响

    图  6  存在温跃层的声速剖面

    图  7  存在温跃层情况下,跃层强度对算法性能的影响

    图  8  存在温跃层情况下,跃层厚度对算法性能的影响

    图  9  存在温跃层情况下,顶界深度对算法性能的影响

    图  10  海水层声速失配情况对算法性能的影响

    表  1  本文算法与现有算法的性能对比

    本文算法现有算法1现有算法2现有算法3现有算法4现有算法5
    目标数目要求单一目标单一目标单一目标单一目标单一目标单一目标
    阵元数目要求单阵元垂直阵双阵元单阵元垂直阵单阵元
    信噪比要求${\rm{SNR }}\ge - 20\;{\rm{ dB} }$未分析未分析较高(爆炸源)未分析较高(气枪)
    目标频率适用范围低频窄带(存在3阶简正波)低频宽带低频窄带(存在两阶简正波)低频宽带低频窄带低频宽带
    声速分布适用性弱负梯度
    强温跃层
    弱温跃层弱负梯度
    弱温跃层
    等声速
    弱负梯度
    无限制等声速
    弱负梯度
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-14
  • 修回日期:  2021-06-04
  • 网络出版日期:  2021-08-18
  • 刊出日期:  2021-11-23

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