本申請涉及目標檢測，具體涉及一種聲納遠距離目標檢測方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著海洋探索和國防安全等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，主動聲納在目標檢測中起著至關(guān)重要的作用。目前，在主動聲納目標檢測技術(shù)中，傳統(tǒng)的方法主要是基于匹配濾波峰值幅度進行目標檢測。在近距離目標檢測中，這種傳統(tǒng)方法通常能夠取得較好的效果。通過對發(fā)射信號和接收回波進行匹配濾波，可以有效地增強目標回波信號，通過比較匹配濾波峰值幅度與判決門限的大小判斷目標是否存在。

2、然而，當涉及到對遠距離目標進行檢測時，由于遠距離傳播的原因，主動聲納發(fā)射的聲波在水中傳播過程中會經(jīng)歷較大的衰減，同時海洋環(huán)境中的背景噪聲也會隨著傳播距離的增加而累積，導(dǎo)致遠距離目標的回波輸入信噪比較低。在這種情況下，傳統(tǒng)方法無法有效地從低信噪比的回波中檢測到目標信號，可能出現(xiàn)目標被噪聲淹沒、誤判或根本無法檢測到目標的情況，極大地限制了主動聲納在遠距離目標檢測中的應(yīng)用效果和可靠性，無法對遠距離目標進行準確檢測。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┮环N聲納遠距離目標檢測方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲介質(zhì)，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的無法對遠距離目標進行準確檢測的技術(shù)問題。

2、第一方面，本申請實施例提供一種聲納遠距離目標檢測方法，所述聲納遠距離目標檢測方法包括：

3、從一個波束域信號的匹配濾波結(jié)果中截取多個檢測分段，其中，波束域信號由聲納回波信號經(jīng)過預(yù)處理得到，預(yù)處理包括波束形成，每個檢測分段的長度相等，序號連續(xù)的兩個檢測分段的起始位置間隔小于或等于檢測分段的長度；

4、根據(jù)預(yù)設(shè)核函數(shù)對每個檢測分段進行核密度估計得到概率密度函數(shù)；

5、針對每個檢測分段，將當前檢測分段的概率密度函數(shù)與其他檢測分段的概率密度函數(shù)的相對熵求和得到整體差異值，整體差異值的計算公式為：

6、

7、其中，ks(i)為第i個檢測分段的整體差異值，kl()為kl散度計算式，ph(i)為第i個檢測分段的概率密度函數(shù)，ph(j)為第j個檢測分段的概率密度函數(shù)；

8、根據(jù)檢測分段的整體差異值判斷檢測分段對應(yīng)的距離范圍內(nèi)是否存在目標。

9、進一步地，一實施例中，所述根據(jù)檢測分段的整體差異值判斷檢測分段對應(yīng)的距離范圍內(nèi)是否存在目標的步驟包括：

10、針對每個檢測分段，計算當前檢測分段對應(yīng)的多個背景分段的整體差異值的均方根得到背景強度，根據(jù)背景強度和整體差異值判斷當前檢測分段對應(yīng)的距離范圍內(nèi)是否存在目標，其中，當前檢測分段與其對應(yīng)的每個背景分段的序號差的絕對值大于或等于保護長度。

11、進一步地，一實施例中，當前檢測分段與其對應(yīng)的每個背景分段的序號差的絕對值小于或等于背景長度。

12、進一步地，一實施例中，所述根據(jù)背景強度和整體差異值判斷當前檢測分段對應(yīng)的距離范圍內(nèi)是否存在目標的步驟包括：

13、若當前檢測分段的整體差異值對背景強度的分貝值大于或等于預(yù)設(shè)閾值，則確定當前檢測分段對應(yīng)的距離范圍內(nèi)存在目標。

14、進一步地，一實施例中，當匹配濾波結(jié)果的橫坐標為時間、縱坐標為幅度時，檢測分段對應(yīng)的距離范圍由檢測分段在匹配濾波結(jié)果中的時間范圍和水中聲速換算得到；

15、當匹配濾波結(jié)果的橫坐標為距離、縱坐標為幅度時，檢測分段對應(yīng)的距離范圍為檢測分段在匹配濾波結(jié)果中的距離范圍。

16、進一步地，一實施例中，所述從一個波束域信號的匹配濾波結(jié)果中截取多個檢測分段的步驟包括：

17、對一個波束域信號的匹配濾波結(jié)果進行滑窗截取得到多個檢測分段，其中，滑窗截取的窗形狀為矩形窗，滑動步長小于或等于矩形窗長度。

18、進一步地，一實施例中，預(yù)設(shè)核函數(shù)為uniform核函數(shù)、triangular核函數(shù)、biweight核函數(shù)和triweight核函數(shù)中的一種。

19、第二方面，本申請實施例還提供一種聲納遠距離目標檢測裝置，所述聲納遠距離目標檢測裝置包括：

20、分段截取模塊，用于從一個波束域信號的匹配濾波結(jié)果中截取多個檢測分段，其中，波束域信號由聲納回波信號經(jīng)過預(yù)處理得到，預(yù)處理包括波束形成，每個檢測分段的長度相等，序號連續(xù)的兩個檢測分段的起始位置間隔小于或等于檢測分段的長度；

21、核密度估計模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)核函數(shù)對每個檢測分段進行核密度估計得到概率密度函數(shù)；

22、差異計算模塊，用于針對每個檢測分段，將當前檢測分段的概率密度函數(shù)與其他檢測分段的概率密度函數(shù)的相對熵求和得到整體差異值，整體差異值的計算公式為：

23、

24、其中，ks(i)為第i個檢測分段的整體差異值，kl()為kl散度計算式，ph(i)為第i個檢測分段的概率密度函數(shù)，ph(j)為第j個檢測分段的概率密度函數(shù)；

25、判斷模塊，用于根據(jù)檢測分段的整體差異值判斷檢測分段對應(yīng)的距離范圍內(nèi)是否存在目標。

26、第三方面，本申請實施例還提供一種聲納遠距離目標檢測設(shè)備，所述聲納遠距離目標檢測設(shè)備包括處理器、存儲器、以及存儲在所述存儲器上并可被所述處理器執(zhí)行的聲納遠距離目標檢測程序，其中所述聲納遠距離目標檢測程序被所述處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)上述聲納遠距離目標檢測方法的步驟。

27、第四方面，本申請實施例還提供一種可讀存儲介質(zhì)，所述可讀存儲介質(zhì)上存儲有聲納遠距離目標檢測程序，其中所述聲納遠距離目標檢測程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)上述聲納遠距離目標檢測方法的步驟。

28、本申請中，通過對主動聲納回波的匹配濾波結(jié)果進行分段核密度估計，獲得每個檢測分段的概率密度函數(shù)，利用相對熵表征一個檢測分段與另一個檢測分段之間的概率密度函數(shù)差異，將一個檢測分段對應(yīng)的相對熵求和得到整體差異值，以表征對應(yīng)距離范圍的回波與整體回波的概率密度函數(shù)差異，根據(jù)檢測分段的整體差異值判斷檢測分段對應(yīng)的距離范圍內(nèi)是否存在目標。由于深海條件下遠距離背景噪聲的概率密度函數(shù)具有較強時間平穩(wěn)性，目標回波的出現(xiàn)將對回波概率密度產(chǎn)生一定的擾動，整體差異值可以放大這種擾動。因此，通過本申請，針對遠距離目標可以提升目標回波輸出信噪比，實現(xiàn)準確檢測。

技術(shù)特征：

1.一種聲納遠距離目標檢測方法，其特征在于，所述聲納遠距離目標檢測方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的聲納遠距離目標檢測方法，其特征在于，所述根據(jù)檢測分段的整體差異值判斷檢測分段對應(yīng)的距離范圍內(nèi)是否存在目標的步驟包括：

3.如權(quán)利要求2所述的聲納遠距離目標檢測方法，其特征在于，當前檢測分段與其對應(yīng)的每個背景分段的序號差的絕對值小于或等于背景長度。

4.如權(quán)利要求2所述的聲納遠距離目標檢測方法，其特征在于，所述根據(jù)背景強度和整體差異值判斷當前檢測分段對應(yīng)的距離范圍內(nèi)是否存在目標的步驟包括：

5.如權(quán)利要求1所述的聲納遠距離目標檢測方法，其特征在于，當匹配濾波結(jié)果的橫坐標為時間、縱坐標為幅度時，檢測分段對應(yīng)的距離范圍由檢測分段在匹配濾波結(jié)果中的時間范圍和水中聲速換算得到；

6.如權(quán)利要求1所述的聲納遠距離目標檢測方法，其特征在于，所述從一個波束域信號的匹配濾波結(jié)果中截取多個檢測分段的步驟包括：

7.如權(quán)利要求1所述的聲納遠距離目標檢測方法，其特征在于，預(yù)設(shè)核函數(shù)為uniform核函數(shù)、triangular核函數(shù)、biweight核函數(shù)和triweight核函數(shù)中的一種。

8.一種聲納遠距離目標檢測裝置，其特征在于，所述聲納遠距離目標檢測裝置包括：

9.一種聲納遠距離目標檢測設(shè)備，其特征在于，所述聲納遠距離目標檢測設(shè)備包括處理器、存儲器、以及存儲在所述存儲器上并可被所述處理器執(zhí)行的聲納遠距離目標檢測程序，其中所述聲納遠距離目標檢測程序被所述處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如權(quán)利要求1至7中任一項所述的聲納遠距離目標檢測方法的步驟。

10.一種可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述可讀存儲介質(zhì)上存儲有聲納遠距離目標檢測程序，其中所述聲納遠距離目標檢測程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如權(quán)利要求1至7中任一項所述的聲納遠距離目標檢測方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N聲納遠距離目標檢測方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲介質(zhì)，該方法包括：從一個波束域信號的匹配濾波結(jié)果中截取多個檢測分段，其中，波束域信號由聲納回波信號經(jīng)過預(yù)處理得到，預(yù)處理包括波束形成，每個檢測分段的長度相等，序號連續(xù)的兩個檢測分段的起始位置間隔小于或等于檢測分段的長度；根據(jù)預(yù)設(shè)核函數(shù)對每個檢測分段進行核密度估計得到概率密度函數(shù)；針對每個檢測分段，將當前檢測分段的概率密度函數(shù)與其他檢測分段的概率密度函數(shù)的相對熵求和得到整體差異值；根據(jù)檢測分段的整體差異值判斷檢測分段對應(yīng)的距離范圍內(nèi)是否存在目標。通過本申請，針對遠距離目標可以提升目標回波輸出信噪比，實現(xiàn)準確檢測。

技術(shù)研發(fā)人員：程墾,王方勇,谷新禹
受保護的技術(shù)使用者：漢江國家實驗室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6