水聲目標特征分析與識別技術
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中國網/中國發展門戶網訊 水聲目標識別技術是一種利用聲吶接收的被動目標輻射噪聲、主動目標回波以及其他傳感器信息提取目標特征并判別目標類型或艦型的信息處理技術，為人類海洋經濟與軍事活動提供重要決策依據。隨著人類在海洋中的活動日益頻繁，水聲目標識別技術得到越來越多的應用，如漁業生產作業、海洋搜救、海底勘測、各種調查和科學研究等；其軍事應用更為突出，第二次世界大戰以來，已成為水聲領域的重要研究方向，世界海軍強國十分重視該技術的研究。從?20?世紀?60?年代開始，美、英、法、日、蘇（俄）等國家就一直在水聲目標識別相關研究工作中給予大量投入。美國國防部（DoD）專題預算長期對水聲目標識別技術資助研究。美國國防高級研究項目局（DARPA）將“檢測、分類新技術”列為“被動聲吶信號處理”中最需要的技術之一。英國國防研究局（DRE）和?LOGICA?公司專門開發了聲吶分類驗證系統?SoCS?及數據融合驗證系統，用于支持聲吶目標分類識別等技術的研究。
根據所利用信息的不同，目標識別主要分為被動目標識別、主動目標識別和多傳感器綜合目標識別等。實際海上水聲目標信號的獲取與識別的一般模型如圖?1?所示。
圖 1 水聲目標信號的獲取與識別模型
水聲目標信號包括水中目標輻射噪聲和水中目標被聲波照射后的回波或散射信號。水聲目標識別作為模式識別的一個分支，與多數目標識別問題一樣，最核心的關鍵問題是提取“好的特征”。好的特征一般應具備以下?4?個方面特性：①良好類間可分性；②明確的物理含義和較強的泛化能力；③對目標運動工況具有一定的不變性；④對水聲環境具有良好的寬容性等。同時，好的特征還要具備可提取性和可實現性。對于目標輻射噪聲信號，水聲目標的發聲機理復雜、目標類型和航行工況多樣、海洋信道時變空變、平臺噪聲干擾等嚴重影響對目標的分類和識別。對于目標回波信號，隱身潛艇低目標強度導致目標特征越來越弱，復雜的水聲環境、信道畸變、強混響和大量雜波干擾等給主動目標辨識帶來很大的困難。實際上，水聲目標識別一直是國際公認的難題。
此外，水聲目標識別所利用的特征也是目標檢測的重要依據，對隱身潛艇等弱目標更是如此。水聲目標特征提取與識別技術的發展將對目標檢測、跟蹤等技術研究產生很強的輻射帶動作用，從而促進聲吶技術的整體發展。