[发明专利]一种用于避碰声纳的水下障碍物目标检测跟踪方法

说明书

本发明属于水下声信号处理技术领域，具体地说，涉及一种用于避碰声纳的水下障碍物目标检测跟踪方法，包括：潜航器驶入某一目标水域后，潜航器上设置的水听器阵列发射多个声信号，对该目标水域中的多个水下障碍物目标进行探测；每个水下疑似目标在声信号的激发下，产生回波，得到多个水下疑似目标和回波信号；设置在潜航器上的避碰声纳采集每个水下疑似目标的回波信号，对每个回波信号进行检测处理，获得N个目标及对应的回波信号；通过声图获取每个目标的速度和方向，并对每个目标进行速度和方向判定，遍历N个目标中的每个目标，重复上述过程，删除干扰目标，获得多个有效目标及有效目标的速度和方向，完成对水下障碍物目标的检测跟踪。

技术领域

本发明属于水下声信号处理技术领域，具体地说，涉及一种用于避碰声纳的水下障碍物目标检测跟踪方法。

背景技术

无人潜航器(Unmanned Underwater Vehicle，UUV)作为水下目标探测的重要载荷平台，具有智能化程度高、机动性好、隐蔽性高等优点，是推动未来智能化水声探测技术发展的关键。当前基于UUV平台的声学探测技术已经在海洋资源勘察、海岸警戒、蛙人探测和扫雷排爆等领域开展了广泛的应用。

在水声探测领域，水下无人潜航器在水下航行时面临水下障航物、水下山体等安全威胁，为保证潜航器安全航行，需要配备专用的避碰声纳。

但是，现有的避碰声纳不具备自主探测能力，且利用常规的前视避碰声纳进行跟踪检测，容易造成虚警率较高，导致无人潜航器需要多次降速执行避碰任务，降低了无人潜航器作业效率。

发明内容

为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种用于避碰声纳的水下障碍物目标检测跟踪方法，在常规的前视避碰声纳的目标跟踪检测的基础上，充分利用无人潜航器的运动信息，以多波束避碰声纳为基础，通过阵列信号处理技术，充分利用目标的几何特征和相对运动特征，实现水下目标障碍物的自主检测、跟踪、识别，完成障碍物自主检测跟踪，为潜航器导航系统实现避碰任务提供障碍物的目标、数量、尺度等信息。

本发明还提供了一种用于避碰声纳的水下障碍物目标检测跟踪方法，该方法包括：

潜航器驶入某一目标水域后，潜航器上设置的水听器阵列发射多个声信号，对该目标水域中的多个水下障碍物目标进行探测；

每个水下疑似目标在声信号的激发下，产生回波，得到多个水下疑似目标和回波信号；

设置在潜航器上的避碰声纳采集每个水下疑似目标的回波信号，对每个回波信号进行检测处理，获得N个目标及对应的回波信号；

通过声图获取每个目标的速度和方向，并对每个目标进行速度和方向判定，遍历N个目标中的每个目标，重复上述过程，删除干扰目标，获得多个有效目标及有效目标的速度和方向，完成对水下障碍物目标的检测跟踪。

作为上述技术方案的改进之一，所述设置在潜航器上的避碰声纳采集每个水下疑似目标的回波信号，对每个回波信号进行检测处理，获得N个目标及对应的回波信号；具体包括：

设置在潜航器上的避碰声纳采集第i个水下疑似目标的回波信号，该回波信号为扇形覆盖[-θ，θ]开角内的回波信号，第i个水下疑似目标的回波信号；

避碰声纳采集第i个水下疑似目标的回波持续时间t＝t₂-t₁；

其中，t₁为第i个水下疑似目标的回波的起始时刻；t₂为第i个水下疑似目标的回波的终止时刻；

判断第i个水下疑似目标的回波强度和回波持续时间：