一种用于水下无人航行器目标检测的回波相干信息获取方法

本发明属于无人航行器水下探测领域，具体涉及一种用于水下无人航行器目标检测的回波相干信息获取方法。

背景技术：

1、水下无人航行器机动灵活，被广泛应用于水下目标搜探、水下地貌勘测等领域，侧扫声纳成像清晰，是水下无人航行器重要的任务载荷。然而，常规的侧扫声纳图像分析主要依赖人工读图，在无人系统使用时，需要设备回收后，由人工完成读图、判图，作业效率低下。

2、目前在自主检测识别方面，学术界开展了大量研究，主要集中于基于特征的识别方法和基于深度学习的识别方法。现有的识别方法主要由视觉处理领域借鉴而来，视觉领域的图像信息相比水声图像，细节更丰富，样本更完备。

3、侧扫声纳记录的每个信号只是反映了该波束反射信号的平均强度值，绘成的基于强度信息的幅度图像只能反映目标的尺度、形态的简单特征，无法对更加细节的部分，如目标的微结构、材质等属性做出识别分类，在复杂背景下，只对基于强度信息的幅度图像使用基于特征的识别方法，往往出现与干扰物难以辨识的困难，造成误检和漏检。

技术实现思路

1、为解决常规基于强度信息的图像只能反映目标尺度、形态简单特征，分辨率低，容易造成水下特征检测分类系统误检漏检的问题，本发明在新体制成像声纳的基础上，公开一种用于水下无人航行器目标检测的回波相干信息获取方法，能够获得基于目标回波相位信息的水声图像，方法包括：

2、侧扫声纳发射声脉冲，使用至少两个多基元线阵接收水下目标回波信号数据，形成接收波束；

3、基于不同多基元线阵实现的多子阵得到的水下目标回波数据进行相干处理，得到水下目标回波的相位信息；

4、将水下目标回波的相位信息与采样点、时间对应，建立水下目标的相位图谱，以用于提取特征量进行分类识别。

5、多基元线阵的每m个基元形成一个子阵。

6、多子阵的相邻子阵间有重叠基元。

7、多子阵相干处理，是基于相干检测技术提取两个线阵中子阵接收的反向散射信号进行相干检测，得到目标回波到达子阵的相位差信息。

8、对目标回波的相位信息求和并取平均值，可以完成相位去噪。

9、由于本发明采用多子阵设计，利用垂直于xoz平面的子阵之间的相干性，实现回波相位估计，获得反映目标的相位信息，在常规侧扫声纳获取的目标尺度、形态等回波幅度特征基础上，还可以基于相位图谱获得目标的更多细节信息，有助于反映目标微结构和材质属性特征，实现了多特征的提取，为提高目标自主检测识别能力提供了一种新思路。

技术特征：

1.一种用于水下无人航行器目标检测的回波相干信息获取方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多基元线阵，每m个基元形成一个子阵。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多子阵的相邻子阵间有重叠基元。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多子阵相干处理，是基于相干检测技术提取两个线阵中子阵接收的反向散射信号进行相干检测，得到目标回波到达子阵的相位差信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述目标回波的相位信息求和并取平均值。

技术总结本公开涉及无人航行器水下探测领域，提供了一种用于水下无人航行器目标检测的回波相干信息获取方法，其特征在于，所述方法包括：侧扫声纳发射声脉冲，使用至少两个多基元线阵接收水下目标回波信号数据，形成接收波束；基于不同多基元线阵实现的多子阵得到的水下目标回波数据进行相干处理，得到水下目标回波的相位信息；将水下目标回波的相位信息与采样点、时间对应，建立水下目标的相位图谱，以用于提取特征量进行分类识别。本发明在常规侧扫声纳获取的目标尺度、形态等回波幅度特征基础上，还可以获得反应目标微结构和材质属性的特征，实现了多特征的提取，为提高目标自主检测识别能力提供了一种新思路。技术研发人员：刘佳,郝程鹏,林小波受保护的技术使用者：中国科学院声学研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/17