水声目标特征分析与识别技术
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中国网/中国发展门户网讯 水声目标识别技术是一种利用声呐接收的被动目标辐射噪声、主动目标回波以及其他传感器信息提取目标特征并判别目标类型或舰型的信息处理技术，为人类海洋经济与军事活动提供重要决策依据。随着人类在海洋中的活动日益频繁，水声目标识别技术得到越来越多的应用，如渔业生产作业、海洋搜救、海底勘测、各种调查和科学研究等；其军事应用更为突出，第二次世界大战以来，已成为水声领域的重要研究方向，世界海军强国十分重视该技术的研究。从 20 世纪 60 年代开始，美、英、法、日、苏（俄）等国家就一直在水声目标识别相关研究工作中给予大量投入。美国国防部（DoD）专题预算长期对水声目标识别技术资助研究。美国国防高级研究项目局（DARPA）将“检测、分类新技术”列为“被动声呐信号处理”中最需要的技术之一。英国国防研究局（DRE）和 LOGICA 公司专门开发了声呐分类验证系统 SoCS 及数据融合验证系统，用于支持声呐目标分类识别等技术的研究。
根据所利用信息的不同，目标识别主要分为被动目标识别、主动目标识别和多传感器综合目标识别等。实际海上水声目标信号的获取与识别的一般模型如图 1 所示。
图 1 水声目标信号的获取与识别模型
水声目标信号包括水中目标辐射噪声和水中目标被声波照射后的回波或散射信号。水声目标识别作为模式识别的一个分支，与多数目标识别问题一样，最核心的关键问题是提取“好的特征”。好的特征一般应具备以下 4 个方面特性：①良好类间可分性；②明确的物理含义和较强的泛化能力；③对目标运动工况具有一定的不变性；④对水声环境具有良好的宽容性等。同时，好的特征还要具备可提取性和可实现性。对于目标辐射噪声信号，水声目标的发声机理复杂、目标类型和航行工况多样、海洋信道时变空变、平台噪声干扰等严重影响对目标的分类和识别。对于目标回波信号，隐身潜艇低目标强度导致目标特征越来越弱，复杂的水声环境、信道畸变、强混响和大量杂波干扰等给主动目标辨识带来很大的困难。实际上，水声目标识别一直是国际公认的难题。
此外，水声目标识别所利用的特征也是目标检测的重要依据，对隐身潜艇等弱目标更是如此。水声目标特征提取与识别技术的发展将对目标检测、跟踪等技术研究产生很强的辐射带动作用，从而促进声呐技术的整体发展。