[发明专利]基于纵波声速的超声波传感器沉水植物识别方法

说明书

本发明公开了一种基于纵波声速的超声波传感器沉水植物识别方法，包括以下步骤：利用阈值法确定植物界面的回波时差；通过互相关函数识别土壤界面回波，得到土壤界面的回波时差和土壤界面的实际回波幅值；分别采用多种不同植物的纵波声速并引入植物界面的回波时差和土壤界面的回波时差计算获得与多种不同植物对应的多个植物厚度；根据多个植物厚度计算出对应的多个透射系数；根据多个透射系数和土壤界面背衬的反射系数推导获得每种植物对应的土壤界面的理论回波幅值；多个理论回波幅值中与实际回波幅值最接近的理论回波幅值所对应的植物即为识别出的植物。有益之处在于成本低；能适合小型湖泊的沉水植物识别；不需要对图像进行识别，识别时间短。

技术领域

本发明涉及一种基于纵波声速的超声波传感器沉水植物识别方法。

背景技术

目前，对于沉水植物的识别主要是利用图像声呐生成声呐图像后再进行图像识别。市场上成熟的声呐产品往往是声呐阵列和图像声呐，其特点是高频率、多频段、分辨率高、探测范围远、可适应深海等复杂环境、成本很高。

图像声呐的成本高，探测范围远，不适合小型湖泊和沉水植物的探测识别。一副声呐图像拍摄完成后再进行图像识别往往需要数秒的时间,如果要实现在线识别，所需时间较长。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于纵波声速的超声波传感器沉水植物识别方法，利用超声波传感器的回波结合不同植物的纵波声速识别沉水植物。

一种基于纵波声速的超声波传感器沉水植物识别方法，包括以下步骤：

对原始信号进行带通滤波；

求取信号包络；

根据信号包络的幅值用阈值法确定回波区间；

利用阈值法确定植物界面的回波时差；

通过互相关函数识别土壤界面回波，得到土壤界面的回波时差和土壤界面的实际回波幅值；

分别采用多种不同植物的纵波声速并引入植物界面的回波时差和土壤界面的回波时差计算获得与多种不同植物对应的多个植物厚度；

根据多个植物厚度计算出对应的多个透射系数；

根据多个透射系数和土壤界面背衬的反射系数推导获得每种植物对应的土壤界面的理论回波幅值；

多个理论回波幅值中与实际回波幅值最接近的理论回波幅值所对应的植物即为识别出的植物。

进一步地，确定植物的种类后，可以获得对应植物的厚度进而计算出植物界面和土壤界面的高度。

进一步地，采用希尔伯特变换求取信号包络。

进一步地，超声波传感器的换能器为压电换能器。

本发明的有益之处在于成本低，能适合小型湖泊的沉水植物探测识别。不需要对图像进行识别，识别时间短，有利于实现在线识别。

附图说明

图1是一种基于纵波声速的超声波传感器沉水植物识别方法的流程图；

图2是声学材料透射和反射的示意图；

图3是图1中基于纵波声速的超声波传感器沉水植物识别方法的回波示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

如图1至图3所示，一种基于纵波声速的超声波传感器沉水植物识别方法，包括以下步骤：

对原始信号进行带通滤波；

求取信号包络；

根据信号包络的幅值用阈值法确定回波区间；