近浅海小目标精细识别技术研究

1、近浅海小目标精细识别技术研究,目录,1,2,3,4,研究背景及意义,国内外常用方法,5,蛙人探测声纳,研究用途,水下光视觉系统,6,7,波导小目标MIMO探测方法,水下光视觉系统的缺点,研究背景及意义,随着海洋资源的开发和军事斗争的需要，在浅海进行小目标探测成为水声信号处理研究的热点。在近岸海域的波导环境中，由于海底和海面的多次反射，声信号传播的时延扩展较深海严重得多；航船的增多、其辐射噪声的增加使得海洋背景噪声级增大；此外，在特定海域( 如泥沙含量较多的混浊水海域)，主动探测面临强大的混响。因此，在浅海进行小目标探测是一项难题。,研究用途,水下目标识别技术在军事上可用于侦察、布雷、灭雷和援潜

2、救生等；在民用领域，它可应用于数据收集、海底头探测、 海底考察、管道铺设、水下设备的维护与维修等。,国内外常用方法,面对挑战, 国内外采用的方法主要有以下几种： 基于线阵或面阵的常规匹配滤波处理； 采用合成孔径成像的办法，利用水下机器人( 如 AUV 或ROV) 进行探测； 其他非声学办法，如磁探、光成像等。 对声探测而言，在浅海进行小目标主动探测关键在于抗混响、提高信混比，结合混响建模，设计宽容的信号检测器。,国内外常用方法,无人遥控潜水器,国内外常用方法,无缆水下机器人,蛙人探测声纳,（1）以色列新型蛙人探测声呐(DDS) 在57m的前海区域探测距离可以达到740m。 （2）英国手持式蛙人

3、探测系统（DRS） 工作区域：0100m水深区域。持续工作时间6.5h，仪器轻便。 （3）英国海上卫士蛙人探测声呐（SDS） 可进行360度探测，自动探测和跟踪。 （4）冥府守门狗360 可进行360度探测，在浅海区域探测记录达到1000m。自动探测、分类和跟踪。 （5）TRONKA声纳系统 工作频率为60kHz，监测宽度为800一100Om，水域纵深7一100m,蛙人探测声纳,（6）美国NuvoSonic蛙人探测声纳 对360度范围内的目标进行探测、定位和识别，探测距离超过2000m （7）美国C-TECH 蛙人探测声纳 便于携带，探测距离超过2000m,将波导信道建模纳入到MIMO信号处理

4、框架中，能够挖掘和利用分集增益提高对目标的探测性能。 主要优势有: 1)在发射阵相干发射,使得发射能量能够聚焦在目标所在位置,因而目标回波的信噪比能得到提高。 2)时反发射能够将发射能量聚焦在目标所在位置附近,因此照到水底、水面的混响散射体的能量较小,是天然的抑制混响的有力工具。 但为了获得高分辨率，MIMO是以损失发射阵增益为代价而获得的。,波导小目标MIMO探测方法,水下光视觉系统,水下光视觉系统以图像为研究对象,其主要功能包括图像的获取、图像的预处理、图像分割、特征提取、目标识别和定位几部分。 国外研究现状： （1）Austrailian Nationa大学AUV Kambara 首先摄像机采集图像,然后运用两个相关处理器跟踪目标,其中特征运动相关器通过比较当前图像和以前图像来计算特征的运动方向;而特征距离相关器则通过比较左右两幅图像来计算特征距离,并结合方向和目标的状态估计来指导水下机器人移向目标。,水下光视觉系统,AUV Kambara,水下光视觉系统,（2）Seaeye公司一RoV Cougar 该ROV以光视觉为短距离导航,机器人上装备了两个pan&titte摄像机为水上系统提供水下环境,水上系统可以直接控制机器人。在自动状态下,ROV Cougar利用序列图像和推广的卡尔曼滤波器方法估计目标的空间位置和运动参数,利用双目视觉定位原理进