水声目标特征分析与识别技术

目标回波信号的产生及特征

在主动声呐的工作过程中，发射信号经入射信道的传播，与主动目标发生散射作用并携带主动目标特征，再经反射信道到达接收阵列，主动目标亦可视为二次声源。目标回波信号中将包含发射信号特征、声波入射至目标所经过的传输信道特征、目标散射特征、反射回波至接收阵所经过的传输信道特征等。主动目标识别的关键在于能否从包含以上诸多因素的回波信号中准确提取出反映目标物理本质的特征。

材料特征

目标的材料特征是指目标表面的软、硬边界，也包括壳体层数、内部填充、是否加肋等因素，主要表现为回波信号与发射信号之间的幅度差、相位差以及波形扩展等现象。对于刚性散射体来说，声波照射并不激发物体内部的运动，而对于一般的弹性散射体，则将激励起内部的声场，不同的材料属性使其声散射信号中包含了相应的特征。

几何特征

目标的几何特征指目标的尺度、形状、强散射区分布等平面或立体结构，主要引起目标回波中各反射点的声程差，表现为回波信号中各峰值的时延差。目标回波包络结构中的峰值一般对应于目标中的强反射点，其结构组成会随目标航向与照射方向夹角的改变而改变。

运动特征

目标的运动特征指目标速度、加速度及转弯、上浮、下潜等运动状态。在频域上，目标的运动特征表现为发射信号与回波信号的频率差异（即多普勒频移）；而在时域上，则表现为回波信号相对于发射信号的拉伸或压缩。

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