一種目標識別的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及目標識別的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種目標識別的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在大范圍水域的水下安保中，過去多采用單基地聲納組網(wǎng)探測系統(tǒng)進行水下目標 探測，僅能夠利用目標的后向散射特性，組網(wǎng)時需要的聲納數(shù)目多，環(huán)境適應(yīng)性差。而且提 取的某些特征往往受目標姿態(tài)變化的影響較大，具有不穩(wěn)定性，僅僅利用一個角度的目標 信息往往很難將目標識別出來。采用多基地聲納組網(wǎng)技術(shù)可以同時獲得目標在多個角度的 信息，同時利用目標的側(cè)向、后向散射信息，同單基地聲納組網(wǎng)相比，能夠在單幀內(nèi)獲得更 多的新的可用目標信息，縮短對入侵目標的探測、識別時間。特征提取是目標識別分類的關(guān) 鍵環(huán)節(jié)，目標特征的提取和選擇的有效性直接關(guān)系到目標識別分類結(jié)果的正確性。在多基 地聲納系統(tǒng)中，由于聲波入射和散射方向的差異，同一水下小目標的同一特征向量在不同 接收端存在差異，這是識別目標類型的重要依據(jù)。所以，在對小目標進行識別時，應(yīng)該找到 與入射角、散射角和分置角等相關(guān)的特征向量。
[0003] Sairajan等人將蛙人簡化為具有理想散射特性的有限長圓柱，并且對蛙人散射模 型進行了理論和實驗研究，但是其并未將結(jié)果應(yīng)用于蛙人目標的識別中。
[0004] Brian H.Houston等人利用了寬帶低頻信號測量了單基地下不同頻率下蛙人呼吸 氣瓶的多角度后向散射特性，并提出在實際蛙人探測中，利用目標經(jīng)過防護區(qū)時目標散射 強度的變化進行目標識別的方法，但是該實驗未采用多基地聲納系統(tǒng)，不能同時利用目標 的前向、側(cè)向、后向散射信息，也就不能夠在單幀內(nèi)獲得更多的新的可用目標信息，對入侵 目標的探測、識別時間長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何在短時間內(nèi)獲得更多的可用目標信息，同時提 尚目標的識別率。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，第一方面，本發(fā)明提供了一種目標識別的方法，所述方法包 括：
[0007] 獲取每個所述目標多個角度的目標強度信息；
[0008] 將所述每個角度的目標強度信息分別融合成為與所述每個角度相對應(yīng)的第一組 合特征向量，并提取所述多個第一組合特征向量的均值、方差、矩特征；
[0009] 將所述每組的均值、方差、矩特征分別融合成為與所述每個角度相對應(yīng)的第二組 合特征向量；
[0010] 將所述多個第二組合特征向量輸入到支持向量機分類器中，利用所述支持向量機 分類器完成每個所述目標的識別。
[0011] 其中，所述獲取每個所述目標多個角度的目標強度信息采用了多基地聲納系統(tǒng)。
[0012] 其中，所述多個角度包括前向、側(cè)向和后向。
[0013] 優(yōu)選地，每個所述目標多個角度的目標強度信息為每個目標在同一時刻多個角度 的目標強度信息。
[0014] 優(yōu)選地，所述獲取每個所述目標多個角度的目標強度信息，包括：
[0015] 向水體中的每個所述目標發(fā)送窄帶脈沖信號；
[0016] 接收每個所述目標在不同角度上的第一回波信號；
[0017]對所述第一回波信號進行預(yù)處理，得到第二回波信號;所述預(yù)處理包括，帶通濾波 和所述第一回波信號的截?。?br>[0018] 根據(jù)所述第二回波信號，利用直接法測量每個所述目標在不同角度上的目標強度 信息。
[0019] 其中，所述矩特征包括一階矩特征和二階矩特征。
[0020] 另一方面，本發(fā)明提供了一種目標識別的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0021 ]獲取單元，所述獲取單元用于獲取每個所述目標多個角度的目標強度信息；
[0022] 提取單元，所述提取單元用于將所述每個角度的目標強度信息分別融合成為與所 述每個角度相對應(yīng)的第一組合特征向量，并提取所述多個第一組合特征向量的均值、方差、 矩特征；
[0023] 融合單元，所述融合單元用于將所述每組的均值、方差、矩特征分別融合成為與所 述每個角度相對應(yīng)的第二組合特征向量；
[0024] 識別單元，所述識別單元用于將所述多個第二組合特征向量輸入到支持向量機分 類器中，利用所述支持向量機分類器完成每個所述目標的識別。
[0025] 其中，所述獲取單元采用了多基地聲納系統(tǒng)。
[0026] 其中，所述多個角度包括前向、側(cè)向和/后向。
[0027] 優(yōu)選地，每個所述目標多個角度的目標強度信息為每個目標在同一時刻多個角度 的目標強度信息。
[0028] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的目標識別的方法和系統(tǒng)，通過獲取每個所述目標 多個角度的目標強度信息;將所述每個角度的目標強度信息分別融合成為與所述每個角度 相對應(yīng)的第一組合特征向量，并提取所述多個第一組合特征向量的均值、方差、矩特征;將 所述每組的均值、方差、矩特征分別融合成為與所述每個角度相對應(yīng)的第二組合特征向量； 將所述多個第二組合特征向量輸入到支持向量機分類器中，利用所述支持向量機分類器完 成每個所述目標的識別。由此，可以同時利用目標的前向、后向和側(cè)向散射信息，并在短時 間內(nèi)完成目標的識別，縮短了對入侵目標的探測識別時間，同時提高目標的識別率。
【附圖說明】
[0029] 圖1是按照本發(fā)明一種實施例的目標識別的方法流程示意圖；
[0030] 圖2是按照本發(fā)明一種實施例的多目標不同角度上的目標強度示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施 例適于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0032] 圖1是按照本發(fā)明一種實施例的目標識別的方法流程示意圖；參照圖1，所述方法 包括：
[0033] 101、獲取每個所述目標多個角度的目標強度信息；
[0034] 可以理解的是，本發(fā)明可以同時獲取多個目標的目標強度信息，并對多個目標進 行識別。
[0035] 在此需要強調(diào)的是，本發(fā)明上述所說的多個角度，包括目標在同一時刻前向、側(cè)向 和/后向的多個角度，由于本發(fā)明采取的是多基地聲納系統(tǒng)，是基于現(xiàn)有單基地聲納技術(shù)的 改進而成，因此可想而知，本發(fā)明的多個角度也可以是在不同時間段內(nèi)目標散射信號與入 射信號所呈角度。
[0036] 獲取每個所述目標多個角度的目標強度信息，具體包括以下步驟：
[0037] 1011、向水體中的每個所述目標發(fā)送窄帶脈沖信號；
[0038] 1012、接收每個所述目標在不同角度上的第一回波信號；
[0039 ]優(yōu)選地，在本實施例中是由水聽器來接收第一回波信號的。
[0040] 1013、對所述第一回波信號進行預(yù)處理，得到第二回波信號；所述預(yù)處理包括，帶 通濾波和所述第一回波信號的截?。?br>[0041] 1014、根據(jù)所述第二回波信號，利用直接法測量每個所述目標在不同角度上的目 標強度信息。
[0042]其中，利用的聲納方程如下：
[0043] SL-20*lg(Rl)-20*lg(R2)+TS = ELl公式（1)
[0044] SL-20*lg(R3)=EL2 公式（2)
[0045]其中，TS表示目標強度，SL表示聲源級，R1表示發(fā)射與目標的距離，R2表示目標與 接收水聽器之間的距離，R3表示發(fā)射與參考水聽器之間的距離。ELI為接收水聽器處的回聲 級，EL2為參考水聽器處的回聲級。信號回聲級的定義為：
[0046]
[0047] Ir表示接收到的聲強，1〇表示參考聲強。
[0048] 由上述公式（1)(2)(3)可以得到目標強度信息TS。
[0049] 102、將所述每個角度的目標強度信息分別融合成為與所述每個角度相對應(yīng)的第 一組合特征向量，并提取所述多個第一組合特征向量的均值、方差、矩特征；
[0050] 設(shè)共采集N個角度上的目標回波，在第i角度上的目標強度為Xi。將各個角度上的 目標強度值組合成為一個組合特征向量X = [ Χι，X2，…Xn]。提取特征向量X的統(tǒng)計特征：
[0051]
[0052]
[0053]
[0054]
[0055] L階矩特征：
[0056] 本專利中提取的矩特征僅涉及一階矩特征和二階矩特征。
[0057]其中，p(n)為歸一化目標波形，即：
[0058]
[0059] 103、將所述每組的均值、方差、矩特征分別融合成為與所述每個角度相對應(yīng)的第 二組合特征向量；
[0000]上述第二組合特征向量為一個四維特征向量f = [μ，σ，mi，m2]，其中