[发明专利]水下目标识别中基于PLDA因子分析法的通道效应抑制方法

说明书

本发明涉及一种抑制水下目标识别中的通道效应的方法，可应用于含有海洋通道信息的情况下的水下目标识别方法。本方法先将目标海域划分成若干区域，然后得出每个区域中心通道脉冲响应，再与实际采集的含有类别信息的水声信号进行卷积，从而得到含有通道信息的水声信号，最后分别运用含有PLDA和不含PLDA的识别系统得出两个系统的识别结果，从而得出PLDA因子分析法对通道效应的抑制效果。本发明使用了PLDA因子分析法，在不需要知道通道信息的条件下，可以抑制通道作用，从而提升对水声目标的识别率，同时节省了大量的人力物力和财力，计算简便，效果明显。在环境变化不大的海域中，可以取得很好的识别效果。

技术领域

本发明涉及一种抑制水下目标识别中的通道效应的方法，可应用于含有海洋通道信息的情况下的水下目标识别方法。

背景技术

目前国内外对于水声目标识别的主要研究方法主要分为两类：第一种是基于现代信号与信息处理理论和统计模式识别的方法以及基于传统信号处理方法对线谱特征进行分析进而解算物理参数的方法。第二种方法一般通过解算目标螺旋桨参数以及低频线谱特征并通过与目标参数数据库进行比对，获得目标的大致类别。由于不同目标经常使用相同的机械构件，使用该方法无法实现对目标进行个体识别的任务。当前研究的热点是通过采集水声目标声学信号，构建声学特征库，通过对比目标声信号特征，在类别上进行更精细的划分。这种方法需要对水声信号进行特征提取，以及在声学数据库基础上利用模式识别方法对目标进行划分。这些方法都没有考虑海洋中的通道效应对正确识别率的影响。

海洋环境中，声源发出的声音传递到接收点的途径叫做海洋声道，或者水声通道。然而，水声通道作为一种特殊的声通道，具有时变、频变和空间变化的性质。声波在通过海洋通道传播过程中，其能量会随着传播形式、传播距离和频率不同而变化。从而导致接收点处的目标声信号相对于声源辐射噪声产生各种畸变。其结果导致对接收点处声信号进行目标识别时，正确识别率大大降低。所以研究水声通道对水下声信号传播的影响，研究其在水下目标识别中的作用及寻找对水声通道鲁棒的特征是非常必要的。一般而言，直接通过测量某海域声场可以获得最为准确的通道信息，从而可以直接去除采集水声信号中的通道信息。但是实测海洋声场的实验需要耗费大量的人力物力财力，在实际应用中既不现实，而且实现也十分困难。这些实验往往会受到气温、季节、时间的限制，在实际应用中也有很大的局限性。而PLDA因子分析法(概率型线性判别式分析法)不需要知道通道信息，可以抑制水声信号中的通道效应，因此PLDA因子分析法可以作为水下目标识别中通道效应抑制方法。

本发明主要通过用PLDA因子分析法抑制采集的水声信号中的通道信息，提升水下目标识别中的正确识别率。该方法不需要知道具体的海洋通道信息，不必进行海洋实验，具有效率高，操作简单，成本低等优点。

发明内容

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种通过事先运用通道仿真软件得到含有通道信息的水声信号前提下，使用PLDA因子分析法抑制通道信息，从而提升识别率的方法。本方法先将目标海域划分成若干区域，然后得出每个区域中心通道脉冲响应，再与实际采集的含有类别信息的水声信号进行卷积，从而得到含有通道信息的水声信号，最后分别运用含有PLDA和不含PLDA的识别系统得出两个系统的识别结果，从而得出PLDA因子分析法对通道效应的抑制效果。

本发明的技术方案是：一种基于PLDA因子分析法的水下目标识别中通道效应抑制方法，包括如下步骤：

步骤1：对于研究的目标海域剖面(在给定海域，通道一般只与到声源的水平距离和垂直距离有关，与水平方位角无关)，设定相应海面声速、纵波吸收系数、横波吸收系数、起伏程度；海水声速剖面；海底分层情况、海底声速、纵波吸收系数、横波吸收系数、粗糙程度。一般设定一个声源点(位置任意，海面或海底也可以)。将海域剖面划分为若干区域，区域大小和形状可自由选择，一般选取规则的矩形。每个区域中选取一点作为接收点。接收点之间距离可自由选择，一般选取区域中心为接收点。将各区域编号为k,k＝1,2,...,K。