[发明专利]一种基于频域的水下物体探测形状的方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于频域的水下物体探测形状的方法及装置，包括如下步骤：建立探测电场、采集电场信号、计算该位置的转折频率、移动发射电极获取多个位置转折频率和获取目标方向的形状。本发明通过水下主动电场从同一方向的不同位置对物体进行多次探测，对采集到的电场信息进行处理得出物体同一方向的不同位置上的转折频率，进而处理判断出物体单方向上的形状。该方法能克服水下环境昏暗、浑浊等众多复杂因素的影响，操作简单，探测迅速，灵活型好，适用范围广，对硬件设备要求不高，适用于在具有导电特性的液体环境中。特别的，在只能对物体的部分进行探测或只关心特定方向上的形状时具有良好效果。

技术领域

本发明涉及水下探测领域，尤其涉及一种基于频域的水下物体探测形状的方法。

背景技术

水下探测是一门还在发展之中的技术。水下环境情况千变万化，针对不同的目标往往要应用不同的探测技术。常用的水下探测方式包括声呐探测、蓝绿激光水下探测，可以被用来定位物体、测定物体速度、寻找矿产资源等，但专门针对水下物体形状的探测方法还比较少。水下物体形状探测有着极为广泛的应用，比如测定沉船、水下环境精确勘测等。

主动电场探测技术来源于对弱电鱼的仿生。弱电鱼通过主动发射、接收并分析低频低压的电场来探测环境以活动、捕食，而不需依赖视觉、嗅觉。模仿弱电鱼的机制，探测器主动发射电场信号，通过对接收信号的畸变探测周边环境内物体信息，比如材质、形状、大小等。

在一些环境下，基于主动电场的探测可能会受到限制，比如目标物体部分被其他可隔绝探测的物质掩埋，或物体体积十分庞大，只关心物体特定方向形状时的情况，此时无法对物体进行全方位的完整探测，只能在有限的角度对部分物体进行扫描，因此，需要一种水下形状探测方法即使在上述情况下仍然能对物体形状进行识别。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于频域的水下物体探测形状的方法及装置。

一种基于频域的水下物体探测形状的方法，包括如下步骤：

S1，发射电极向待测物体的目标方向发射多频信号建立探测电场；

S2，接收电极采集探测电场的电场信号；

S3，对采集到的电场信号进行处理，得到该位置探测电场下的一组时频特性曲线，根据时频特性曲线确定该位置的转折频率；

S4，沿垂直于目标方向移动发射电极，改变发射电极位置；

S5，重复步骤S1-S3获取该目标方向多个位置的转折频率；

S6，对所得待测物体在目标方向的多个位置处的转折频率值进行分析处理，以获取待测物体该目标方向的形状。

所述多频信号为多个不同频率的正弦信号的叠加。

所述步骤S3包括如下子步骤：

S31：对接收信号进行短时傅里叶变换，得到一组时频特性曲线；

S32：观察信号频率增加时，时频特性曲线由凸起变成凹陷的变化过程；

S33：取时频特性曲线变为平直时的频率作为该位置的转折频率。

步骤S6包括，比较相邻两个位置所得转折频率，若两次转折频率相同，则代表两处扫描位置处于同一平面；若这两点转折频率不同，代表这两处位置不处于同一平面，两处之间存在转折，根据多次相邻位置转折频率的比较，即可判断该方向上物体形状。

一种基于频域的水下物体探测形状的方法，还包括步骤S7，对物体的四个方向分别做步骤S1-S7，得到四个方向上的物体形状，可以求得物体整体形状。