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一種水下物體的檢測方法及裝置與流程

文檔序號:12457559閱讀:247來源:國知局
一種水下物體的檢測方法及裝置與流程

本發(fā)明涉及水下物體檢測技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種水下物體的檢測方法及裝置。



背景技術(shù):

目前通常采用聲吶技術(shù)探測水下物體。具體是在水下固定位置布設(shè)聲吶傳感器陣列,根據(jù)檢測到的聲吶信號檢測水下物體。

聲吶探測技術(shù)的探測精度取決于水下物體的噪聲強(qiáng)度。若水下物體的噪聲較小,甚至小于海洋背景噪聲,則無法通過聲吶技術(shù)探測到。

另外,對于主動式聲吶傳感器,還存在容易被發(fā)現(xiàn)的問題。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷,本發(fā)明提供一種水下物體的檢測方法及裝置,以避免被反檢測,并解決水下物體漏檢的問題。

第一方面,本發(fā)明提供的水下物體的檢測方法,包括:

獲取擾流波傳感器陣列中多個地點(diǎn)檢測到擾流波的傳感器的反應(yīng)時間差異,檢測信號強(qiáng)度,以及檢測信號強(qiáng)度的差異;

將所述反應(yīng)時間差異,檢測信號強(qiáng)度及檢測信號強(qiáng)度的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取所述水下物體檢測模型的輸出,所述輸出包括發(fā)出擾流波的水下物體的參數(shù);所述水下物體檢測模型是根據(jù)多組樣本數(shù)據(jù)建立的,每組樣本數(shù)據(jù)包括水下物體的參數(shù)、水下物體運(yùn)動產(chǎn)生的擾流波參數(shù)以及擾流波的檢測信號。

可選地,所述檢測到擾流波的傳感器包括光學(xué)傳感器與磁場傳感器的組合,所述檢測信號強(qiáng)度為所述光學(xué)傳感器檢測到的光強(qiáng)偏離值;

所述將所述反應(yīng)時間差異,檢測信號強(qiáng)度及檢測信號強(qiáng)度的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取所述水下物體檢測模型的輸出,包括:

所述將所述反應(yīng)時間差異,光強(qiáng)偏離值及光強(qiáng)偏離值的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取所述水下物體檢測模型的輸出。

可選地,

所述檢測到擾流波的傳感器包括加速度傳感器與磁場傳感器的組合,所述檢測信號強(qiáng)度為所述加速度傳感器檢測到的加速度值;

所述將所述反應(yīng)時間差異,檢測信號強(qiáng)度及檢測信號強(qiáng)度的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取所述水下物體檢測模型的輸出,包括:

所述將所述反應(yīng)時間差異,加速度值及加速度值的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取所述水下物體檢測模型的輸出。

其中,所述磁場傳感器用來判斷水下物體運(yùn)動的地理方向。

在上述任意方法實(shí)施例基礎(chǔ)上,可選地,所述輸出包括以下至少一個參數(shù):

水下物體的移動速度,水下物體的移動方向,水下物體的橫截面積。

第二方面,本發(fā)明提供的水下物體的檢測裝置,包括:

數(shù)據(jù)獲取模塊,用于獲取擾流波傳感器陣列中多個地點(diǎn)檢測到擾流波的傳感器的反應(yīng)時間差異,檢測信號強(qiáng)度以及檢測信號強(qiáng)度的差異;

參數(shù)確定模塊,用于將所述反應(yīng)時間差異,檢測信號強(qiáng)度及檢測信號強(qiáng)度的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取所述水下物體檢測模型的輸出,所述輸出包括發(fā)出擾流波的水下物體的參數(shù);所述水下物體檢測模型是根據(jù)多組樣本數(shù)據(jù)建立的,每組樣本數(shù)據(jù)包括水下物體的參數(shù)、水下物體運(yùn)動產(chǎn)生的擾流波參數(shù)以及擾流波的檢測信號。

可選地,

所述檢測到擾流波的傳感器包括光學(xué)傳感器與磁場傳感器的組合,所述檢測信號強(qiáng)度為所述光學(xué)傳感器檢測到的光強(qiáng)偏離值;

所述參數(shù)確定模塊用于:

所述將所述反應(yīng)時間差異,光強(qiáng)偏離值及光強(qiáng)偏離值的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取所述水下物體檢測模型的輸出。

可選地,所述檢測到擾流波的傳感器包括加速度傳感器與磁場傳感器的組合,所述檢測信號強(qiáng)度為所述加速度傳感器檢測到的加速度值;

所述參數(shù)確定模塊用于:

所述將所述反應(yīng)時間差異,加速度值及加速度值的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取所述水下物體檢測模型的輸出。

其中,所述磁場傳感器用來判斷水下物體運(yùn)動的地理方向。

基于上述任意裝置實(shí)施例,可選地,所述輸出包括以下至少一個參數(shù):

水下物體的移動速度,水下物體的移動方向,水下物體的橫截面積。

由上述技術(shù)方案可知,本發(fā)明提供的方法及裝置,對擾流波進(jìn)行檢測,由于傳感器檢測擾流波屬于被動式檢測,因此可以避免被反檢測。另外,擾流波在水中的傳播距離遠(yuǎn),且水下物體運(yùn)動即會發(fā)出擾流波,因此通過水下陣列式不同地點(diǎn)的檢測擾流波的傳感器的反應(yīng)時間差異來確定水下物體的信息,能夠降低漏檢的風(fēng)險。任何一個水下物體運(yùn)動形成的擾流波都可以被陣列式水下監(jiān)測系統(tǒng)的多個地點(diǎn)的擾流波傳感器檢測到。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中,類似的元件或部分一般由類似的附圖標(biāo)記標(biāo)識。附圖中,各元件或部分并不一定按照實(shí)際的比例繪制。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的水下物體的檢測方法流程圖;

圖2a示出了海水溫度變化曲線圖;

圖2b示出了海水含鹽量變化曲線圖;

圖2c示出了海水密度變化曲線圖;

圖3a示出了湍流尾流擴(kuò)展時的海洋橫截面?zhèn)纫晥D;

圖3b示出了湍流尾流擴(kuò)展時的海洋上視圖;

圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的水下物體的檢測裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案,因此只是作為示例,而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

需要注意的是,除非另有說明,本申請使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的一種水下物體的檢測方法,包括:

步驟100、獲取擾流波傳感器陣列中多個地點(diǎn)檢測到擾流波的傳感器的反應(yīng)時間差異,檢測信號強(qiáng)度,以及檢測信號強(qiáng)度的差異。

本發(fā)明實(shí)施例中,傳感器的反應(yīng)時間是指傳感器檢測到擾流波的時間。

步驟110、將上述反應(yīng)時間差異,檢測信號強(qiáng)度及檢測信號強(qiáng)度的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取水下物體檢測模型的輸出,該輸出包括發(fā)出擾流波的水下物體的參數(shù)。

本發(fā)明實(shí)施例中,水下物體檢測模型是根據(jù)多組樣本數(shù)據(jù)建立的,每組樣本數(shù)據(jù)包括水下物體的參數(shù)、水下物體運(yùn)動產(chǎn)生的擾流波參數(shù)以及擾流波的檢測信號。

其中,擾流波參數(shù)包括頻率、振幅、速度、方向、波傳播等。

本發(fā)明的方法對擾流波進(jìn)行檢測,由于傳感器檢測擾流波屬于被動式檢測,因此可以避免被反檢測。另外,擾流波在水中的傳播距離遠(yuǎn),且水下物體運(yùn)動即會發(fā)出擾流波,因此通過水下陣列式不同地點(diǎn)的檢測擾流波的傳感器的反應(yīng)時間差異來確定水下物體的信息,能夠降低漏檢的風(fēng)險。任何一個水下物體運(yùn)動形成的擾流波都可以被陣列式水下監(jiān)測系統(tǒng)的多個地點(diǎn)的擾流波傳感器檢測到。

下面首先對擾流波、擾流波傳感器以及擾流波傳感器陣列分別進(jìn)行介紹。

如下圖2a~圖2c所示,海洋的表面至以下1000米海水的密度、含鹽量、溫度是不斷變化的。水下物體在這個范圍(海洋平面至以下1000米)運(yùn)行會導(dǎo)致不同密度和不同溫度的海水的混合而產(chǎn)生湍流尾流。湍流尾流會在水平和垂直方向產(chǎn)生擴(kuò)散。圖3a為湍流尾流擴(kuò)展時的海洋橫截面?zhèn)纫晥D,圖3b為湍流尾流擴(kuò)展時的海洋上視圖,垂直擴(kuò)散的湍流尾流會坍塌成水平方向上的海洋內(nèi)部的擾流波,這一擾流波可以向四方擴(kuò)散,并且可以擴(kuò)散幾公里至幾十公里,是本發(fā)明實(shí)施例的檢測方法監(jiān)測的目標(biāo)。這一擾流波會有明顯不同的頻率、速度、振幅和擴(kuò)散。

由此可見,水下物體在不超過1000米深的水中運(yùn)動時,肯定會產(chǎn)生擾流波,且擾流波的傳播距離較遠(yuǎn),并且具有顯著的特性。因此,通過檢測擾流波,可以檢測到水下物體。

本發(fā)明實(shí)施例中,能夠檢測到擾流波的傳感器稱為擾流波傳感器。

可以檢測到擾流波的傳感器有多種。可以認(rèn)為,凡是能在擾流波的影響下檢測信號發(fā)生變化的傳感器,均可以作為擾流波傳感器。

例如,可以將光學(xué)傳感器作為擾流波傳感器。因?yàn)?,在擾流波的影響下,光學(xué)傳感器檢測到的光強(qiáng)會發(fā)生變化(該變化可以通過光強(qiáng)偏離值表示)。具體的,靜止的海水和有微流動的海水對光的散射特征是不同的。海水中的鹽分,細(xì)微顆粒,海水分子的擾動都會產(chǎn)生不同的光散射。基本上可以用經(jīng)典的電磁理論解釋。光波被顆粒散射時,可以改變光的頻率和光的強(qiáng)度。

例如,可以將加速度傳感器作為擾流波傳感器。因?yàn)?,在擾流波的影響下,加速度傳感器檢測到的加速度值會發(fā)生變化。

例如,可以將磁場傳感器作為擾流波傳感器。因?yàn)?,在擾流波的影響下,磁場傳感器檢測到的磁場信號會發(fā)生變化。

除此之外,還可以將兩種或兩種以上的傳感器組合作為擾流波傳感器。例如,將相對位置固定的光學(xué)傳感器和磁場傳感器作為擾流波傳感器,或者將相對位置固定的加速度傳感器和磁場傳感器作為擾流波傳感器,等等。通過將兩種或者兩種以上的傳感器組合作為擾流波傳感器,可以增加傳感器的冗余度,進(jìn)而提高檢測精度。

本發(fā)明實(shí)施例中,擾流波傳感器陣列是指在多個地點(diǎn)上布設(shè)擾流波傳感器。其中,每個地點(diǎn)上可以僅布設(shè)一個擾流波傳感器,也可以布設(shè)多個擾流波傳感器(例如在每個地點(diǎn)上布設(shè)串接的多個擾流波傳感器)。

本發(fā)明實(shí)施例中,若檢測到擾流波的傳感器包括光學(xué)傳感器(具體可以包括光學(xué)傳感器與磁場傳感器的組合),所述檢測信號強(qiáng)度為所述光學(xué)傳感器檢測到的光強(qiáng)偏離值;所述將所述反應(yīng)時間差異,檢測信號強(qiáng)度及檢測信號強(qiáng)度的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取所述水下物體檢測模型的輸出,包括:所述將所述反應(yīng)時間差異,光強(qiáng)偏離值及光強(qiáng)偏離值的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取所述水下物體檢測模型的輸出。

若所述檢測到擾流波的傳感器包括加速度傳感器(具體可以包括加速度傳感器與磁場傳感器的組合),所述檢測信號強(qiáng)度為所述加速度傳感器檢測到的加速度值;所述將所述反應(yīng)時間差異,檢測信號強(qiáng)度及檢測信號強(qiáng)度的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取所述水下物體檢測模型的輸出,包括:所述將所述反應(yīng)時間差異,加速度值及加速度值的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取所述水下物體檢測模型的輸出。

其中,所述磁場傳感器用來判斷水下物體運(yùn)動的地理方向,例如東南西北等等。

其中,若還包括磁場傳感器,則輸入到水下物檢測模型的數(shù)據(jù)還包括磁場傳感器的檢測信號。

本發(fā)明實(shí)施例中,所述輸出包括以下至少一個參數(shù):水下物體的移動速度,水下物體的移動方向,水下物體的橫截面積。

基于與方法同樣的發(fā)明構(gòu)思,本發(fā)明實(shí)施例還提供一種水下物體的檢測裝置,如圖4所示,包括:

數(shù)據(jù)獲取模塊401,用于獲取擾流波傳感器陣列中多個地點(diǎn)檢測到擾流波的傳感器的反應(yīng)時間差異,檢測信號強(qiáng)度以及檢測信號強(qiáng)度的差異;

參數(shù)確定模塊402,用于將所述反應(yīng)時間差異,檢測信號強(qiáng)度及檢測信號強(qiáng)度的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取所述水下物體檢測模型的輸出,所述輸出包括發(fā)出擾流波的水下物體的參數(shù);所述水下物體檢測模型是根據(jù)多組樣本數(shù)據(jù)建立的,每組樣本數(shù)據(jù)包括水下物體的參數(shù)、水下物體運(yùn)動產(chǎn)生的擾流波參數(shù)以及擾流波的檢測信號。

本發(fā)明的裝置對擾流波進(jìn)行檢測,由于傳感器檢測擾流波屬于被動式檢測,因此可以避免被反檢測。另外,擾流波在水中的傳播距離遠(yuǎn),且水下物體運(yùn)動即會發(fā)出擾流波,因此通過水下陣列式不同地點(diǎn)的檢測擾流波的傳感器的反應(yīng)時間差異來確定水下物體的信息,能夠降低漏檢的風(fēng)險。任何一個水下物體運(yùn)動形成的擾流波都可以被陣列式水下監(jiān)測系統(tǒng)的多個地點(diǎn)的擾流波傳感器檢測到。

可選的,所述檢測到擾流波的傳感器包括光學(xué)傳感器與磁場傳感器的組合,所述檢測信號強(qiáng)度為所述光學(xué)傳感器檢測到的光強(qiáng)偏離值;

所述參數(shù)確定模塊用于:

所述將所述反應(yīng)時間差異,光強(qiáng)偏離值及光強(qiáng)偏離值的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取所述水下物體檢測模型的輸出。

可選的,所述檢測到擾流波的傳感器包括加速度傳感器與磁場傳感器的組合,所述檢測信號強(qiáng)度為所述加速度傳感器檢測到的加速度值;

所述參數(shù)確定模塊用于:

所述將所述反應(yīng)時間差異,加速度值及加速度值的差異作為水下物體檢測模型的輸入,獲取所述水下物體檢測模型的輸出。

其中,所述磁場傳感器用來判斷水下物體運(yùn)動的地理方向。

可選的,所述輸出包括以下至少一個參數(shù):

水下物體的移動速度,水下物體的移動方向,水下物體的橫截面積。

除非另外具體說明,否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對步驟、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值并不限制本發(fā)明的范圍。

最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍,其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。

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