波导环境下目标特征提取与识别技术研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaodhsnd
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声波作为唯一一种能够在海洋中远距离传播并承载信息的载体,因此被广泛应用于水下信息传播、海洋军事防御、水声对抗等诸多领域。但声波在海洋中传播时会受到诸多因素的影响,例如海水声速分布不均匀、海水密度、海水温度、海底海面的平坦程度、反射损失以及海底的密度、海面海底反射系数、海水声吸收衰减等因素的影响。这些因素不仅会对声波产生衰减,同时也会改变声波的特征。在海洋军事防御及水声对抗领域中,能否准确的识别目标关键在于是否能够准确的获取目标的特征。由于水声目标信号在海洋波导环境中传播,波导环境中诸多因素例如多途、海深、声速梯度、温度等都会影响声源目标辐射声场,从而会导致信号特征的变化,最终会影响对目标的识别概率,从而会对目标对抗等后续工作产生一定的误差。因此,研究波导环境对水声目标信号特征的影响也是至关重要的。本文研究波导环境下的声场分布及波导环境对水下目标辐射噪声特征的影响,具体结合声场建模及目标特征提取方法研究波导环境下目标辐射噪声声场分布及特征的变化,并利用对小样本数据高精度识别有优势的SVM支持向量机对两类目标进行识别。首先,分别利用简正波及射线声学算法对波导环境建模,利用Comsol Multiphysics软件结合虚源法对不同声源建模,从而建立波导环境下不同种类声源的辐射声场模型,考虑不同波导环境下对声源辐射声场分布在时域和空间上的影响。其次,通过对信号在时域、频域、时频域上的特征提取,分析几种特征提取方法的特点及适用范围,并选择合适的特征提取方法来获取特征向量作为目标识别的依据。再通过对波导环境下两类仿真目标在时域、频域、时频域的特征提取说明波导环境下目标特征的变化,利用SVM支持向量机对两类目标进行识别。最终,为了便于实际操作并且可以更直观的显示,我们建立了GUI界面,对试验数据进行时域、频域、时频域的特征提取,并利用SVM支持向量机对两类目标进行识别,再次说明了波导环境影响目标辐射噪声,从而会对目标特征有所改变。
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