簡介
由於電磁波在水中衰減很快,水下聲波是目前唯一能進行水下遠程探測、通訊的手段。聲吶是利用水下聲波對水下物體進行探測、定位和識別的方法及所用設備的總稱。
信號處理
水聲信號處理的主要任務,是在存在干擾背景的情況下,對水下聲場時空採樣進行空間和時間變換,以提高檢測所需信號的能力。按照聲吶方程,我們可以將水聲信號處理劃分成幾個主要環節;
(1)空間處理(波束形成等):用以獲得空間增益,提高聲吶方程中的接收指向性因子。
(2)時間處理:在
時域,頻域上進行處理,以提高信噪比,獲得時間增益,降低檢測閾。
(4)動態範圍壓縮、歸一化和減數據率處理:減小在處理器—顯示器之間以及顯示器—聲吶員間接口的不匹配損失。
(5)目標識別。
(6)自動判決和跟蹤。
以上概括了現代聲吶信號處理設備的主要環節。應該指出,把空間處理和時間處理分開是為了便於說明。根據最佳時空處理理論,這兩者並不總是可以因子分解開的,一般說來,應作為一個統一整體來考慮。
目標識別
目標識別是聲吶後置數據處理的一個重要環節。這裡所說的識別不是指敵我識別,而是指目標性質識別。
目標識別的基本過程可分為兩步:第一步是對檢測到的信號估計其某些參數做為識別特徵,稱為特徵提取,第二步是根據這些特徵,通過與已知目標的特徵比較來判定是否目標以及是哪種目標。早期的方法是測量目標的功率譜,然後與已知目標的功率譜進行比較(例如採用相關法)來進行目標識別。這種方法在實際套用中並不很成功,其原因一方面在於當時分析手段的限制,所提取的特徵並不足以充分反映目標的性質;另一方面是因為模型太簡單。實用的聲吶沒備中往往還是採用機助識別方法,即機器以視覺方式向聲吶員提供多種識別特徵,輔助聲吶員用聽覺進行目標識別。完全用機器的自動目標識別還處於研究階段。