蛙人被動式探測中的識別方法研究

發(fā)布時間：2019-10-22 09:15

【摘要】：近年來,國內(nèi)外多數(shù)已經(jīng)實踐的主動探測聲吶可以探測和追蹤移動的目標(biāo),但存在目標(biāo)識別率不高的問題。另外,環(huán)境的原因也導(dǎo)致主動探測聲吶設(shè)備中現(xiàn)有的一些技術(shù)在某些海域無法使用。為此,蛙人被動式探測與識別方法成為了新型聲吶的研究熱點。本文以攜帶開式呼吸器的潛水蛙人為研究對象,通過搭建試驗平臺,采集蛙人輻射噪聲;研究蛙人輻射機(jī)理,提取了輻射噪聲的信號特征,建立了基于參考子帶歸一化匹配濾波和支持向量機(jī)的蛙人輻射噪聲識別方法,實現(xiàn)了對蛙人目標(biāo)的有效識別。由于蛙人呼吸信號弱,易被環(huán)境噪聲淹沒,首先對蛙人信號采用基于最小均方誤差自適應(yīng)對消和短時傅里葉變換方法,完成了濾波降噪、微弱信號提取及信號特征分析等前期的預(yù)處理工作。理論分析了非參考子帶歸一化匹配濾波方法、參考子帶歸一化匹配濾波方法、支持向量機(jī)方法對蛙人識別的可行性,系統(tǒng)得出一套蛙人被動式探測中識別方法。搭建試驗平臺,進(jìn)行蛙人信號的采集,通過對蛙人呼吸信號進(jìn)行濾波降噪、時頻分析,對比分析蛙人吸氣、呼氣及無蛙人時的頻譜特征,提取蛙人呼吸信號的頻域特征,獲取其顯著頻帶為[49KHz-51KHz]。對顯著頻帶進(jìn)行子帶劃分和子帶能量計算,獲取蛙人的子帶能量特征和子帶能量序列分布特征,有蛙人時的子帶能量序列分布和無蛙人時的子帶能量序列分布存在明顯差異,為后期蛙人識別提供特征依據(jù)。目標(biāo)識別中分別采用非參考子帶歸一化匹配濾波方法和參考子帶歸一化匹配濾波方法來檢測[0.2Hz-0.4Hz]區(qū)間是否在0.3Hz左右存在峰值,即信號周期是否與蛙人呼吸周期基本一致。信號處理試驗中,參考子帶歸一化匹配濾波方法表現(xiàn)更好。由于蛙人呼吸節(jié)奏不均勻等原因造成參考子帶歸一化匹配濾波方法識別率降低,文中將模式識別的方法應(yīng)用于蛙人識別,選用264個蛙人特征樣本訓(xùn)練支持向量機(jī)模型,并對200個樣本進(jìn)行了預(yù)測,預(yù)測結(jié)果可達(dá)到95%。實驗對比分析各種識別方法,結(jié)果表明支持向量機(jī)識別方法要優(yōu)于文中所給出的其它方法。
【圖文】：

試驗場景,特性