[发明专利]一种水下复合仿生探测装置及探测目标融合识别方法

说明书

本发明公开了一种水下复合仿生探测系统及探测目标融合识别方法，包括水下激光探测模块、人工侧线感应模块以及电场探测通信模块。利用激光探测装置采集信息进行近距离高精度测距、定向及水下目标成像；利用人工侧线装置采集的水流水压信息得到航行器相对速度、所处深度，以及定位水下振源；利用电场探测通信装置进行障碍物探测和水下通信，最后使用基于深度神经网络的融合识别方法，通过三类探测系统传感单元的信息融合，以及多个航行器之间的信息交互，为通过水下航行器集群控制执行复杂任务提供保障。通过不同探测系统得到的协同信息，实现水下航行器的高精度自主探测功能，为水下航行器进行海洋集群探测提供一种新的思路和途径。

技术领域

本发明属于水下航行器探测技术领域，特别涉及一种水下复合仿生探测装置及探测目标融合识别方法。

背景技术

随着陆地资源匮乏问题日益明显，世界各国愈发重视对海洋的研究开发。其中，水下航行器在水下目标搜寻、海洋资源探测等方面得到了广泛应用。在实际应用中，如何在水下复杂环境下提高水下探测系统的性能是关键问题。而目前传统的声呐、电磁场等单一的水下探测手段由于受到其物理场特性的影响，具有非常大的局限性。近年来，研究人员从鱼类在水下获取信息的方式得到启发，通过仿生原理模拟鱼类的感知方式，包括模拟视觉系统、听觉系统、侧线系统、电感应系统等。但目前人工制造的仿生探测系统仍不完善，并且不同探测方式缺乏补充、协同，不能实现将多类单一探测进行融合识别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水下复合仿生探测装置及探测目标融合识别方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水下复合仿生探测装置，包括水下激光探测装置、人工侧线感应装置、电场探测通信装置、探测器壳体和数据处理平台；水下激光探测装置、人工侧线感应装置和电场探测通信装置均连接到数据处理平台；数据处理平台用于处理水下激光探测装置、人工侧线感应装置和电场探测通信装置反馈的数据信息，分别得到激光图像信息、自身运动状态信息、水中振源位置信息和目标物体位置形状信息；水下激光探测装置设置在探测器壳体的前端，人工侧线感应装置对称设置在探测器壳体的两侧，电场探测通信装置设置在探测器壳体的侧面和两端，数据处理平台设置在探测器壳体内；数据处理平台包括激光信号处理器、水流水压数据处理器和电信号处理器，激光信号处理器、水流水压数据处理器和电信号处理器均输出结果到深度神经网络对目标进行进一步识别分类。

进一步的，水下激光探测装置包括激光发射装置、激光发射控制装置、激光信号采集装置和激光信号处理器；激光发射装置连接激光发射控制装置，激光信号采集装置连接到激光信号处理器，激光信号处理器连接激光发射控制装置；激光发射装置用于向水下探测区域发射激光，激光信号采集装置用于接收发射激光接触目标物体后的回波信号，激光信号处理器用于将回波信号处理成图像，同时输出目标信息及返回激光器控制信息到激光发射控制装置。

进一步的，人工侧线感应装置包括流体传感器阵列和水流水压数据处理器，流体传感器阵列连接水流水压数据处理器，两个流体传感器阵列分别设置在探测器壳体的两侧，每个流体传感器阵列均由若干流体传感器并排连接形成；流体传感器阵列为采用智能材料制造的感知器感知水流水压信息，水流水压数据处理平台用于处理传感器阵列获得的水流水压信息，提供控制信息到探测平台运动控制器及确定水下振源方位信息并输出到数据处理平台。

进一步的，电场探测通信装置包括电信号发送端，电信号接收端和电信号处理器；电信号发送端和电信号接收端均连接到电信号处理器，电信号发送端包括电信号产生器和两个发射电极，一个发射电极发射低频正弦电信号，另一个发射电极接地；电信号接收端包括数据采样器，用于监测周围电场变化，经电信号处理器处理后获得目标位置和形状大小信息。

进一步的，一种水下复合仿生探测装置的探测目标融合识别方法，基于上述任意一项所述的一种水下复合仿生探测装置，包括以下步骤：