本發(fā)明屬于地球物理勘探，尤其涉及一種基于分布式陣列的水下目標(biāo)探測方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著世界各國對于海洋資源(如海底礦產(chǎn)資源、海洋生物資源)的深入勘探與開發(fā)利用，以及各國海洋經(jīng)濟(jì)(如海洋能源、海洋運(yùn)輸、海洋科技產(chǎn)業(yè))的快速發(fā)展，海洋已經(jīng)成為國際競爭的重要領(lǐng)域。而我國作為一個海洋大國，在港口等沿?；A(chǔ)設(shè)施以及領(lǐng)海水域的安全問題上面臨著巨大的挑戰(zhàn)。因此提出有效的水下目標(biāo)探測方法，進(jìn)而在更遠(yuǎn)的距離識別水下不明目標(biāo)、達(dá)到實(shí)時預(yù)警的目的，對于我國的領(lǐng)海安全以及領(lǐng)海防護(hù)具有極其重要的意義。

2、多年來水下目標(biāo)探測技術(shù)以聲學(xué)探測最為成熟。然而隨著水下目標(biāo)聲學(xué)降噪和聲隱身技術(shù)的不斷發(fā)展、海洋噪聲水平的逐年提高，較為先進(jìn)的水下目標(biāo)自身噪聲已經(jīng)低于海洋的背景噪聲。因此僅使用聲學(xué)探測技術(shù)，在未來已很難發(fā)現(xiàn)、識別和跟蹤水下目標(biāo)，探測距離受到很大限制。故想要在日趨復(fù)雜激烈的海洋資源爭奪中占有先機(jī)，則需針對聲學(xué)探測技術(shù)所存在的缺陷，使用其他探測手段進(jìn)行有效的彌補(bǔ)。

3、軸頻電磁場是水下行進(jìn)目標(biāo)因腐蝕和防腐效應(yīng)自產(chǎn)生的一種具有明顯諧波特征的信號源，二十多年來我國針對軸頻電磁場的產(chǎn)生機(jī)理、數(shù)值模擬仿真計算和檢測方法取得了長足進(jìn)步，在仿真模擬研究方面初步形成了以時諧水平電偶極子為等效軸頻電磁場場源的認(rèn)知。然而，目前基于軸頻電磁場特征的水下目標(biāo)識別方案仍缺乏研究，且缺乏基于分布式探測裝置布設(shè)的識別方案，探測范圍和識別目標(biāo)能力有限，不能充分獲取目標(biāo)信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于分布式陣列的水下目標(biāo)探測方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)，旨在解決由于現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)致水下探測范圍和識別水下目標(biāo)能力有限的問題。

2、一方面，本發(fā)明提供了一種基于分布式陣列的水下目標(biāo)探測方法，所述方法包括下述步驟：

3、通過海底分布式探測陣列上的探測節(jié)點(diǎn)，采集目標(biāo)海域的水平四分量電磁數(shù)據(jù)，所述海底分布式探測陣列布設(shè)在所述目標(biāo)海域的海底；

4、采用預(yù)設(shè)的信號增強(qiáng)策略對采集到的每個所述水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行信號增強(qiáng)；

5、對增強(qiáng)后的每個所述水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻分析，得到時頻分析譜；

6、根據(jù)所述時頻分析譜確定在所述目標(biāo)海域是否有水下目標(biāo)出沒。

7、優(yōu)選地，采用預(yù)設(shè)的信號增強(qiáng)策略對采集到的每個所述水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行信號增強(qiáng)的步驟，包括：

8、將所述海底分布式探測陣列上每個探測節(jié)點(diǎn)周圍預(yù)設(shè)面積的矩形區(qū)域內(nèi)所有探測節(jié)點(diǎn)所采集到的水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，將疊加后的水平四分量電磁數(shù)據(jù)作為該每個探測節(jié)點(diǎn)信號增強(qiáng)后的水平四分量電磁數(shù)據(jù)。

9、優(yōu)選地，對增強(qiáng)后的每個所述水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻分析的步驟，包括：

10、采用短時傅立葉變換對增強(qiáng)后的每個所述水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻分析。

11、優(yōu)選地，所述海底分布式探測陣列的每個探測節(jié)點(diǎn)均搭載海底電場傳感器和海底磁場傳感器，其中，每個所述海底電場傳感器均包含一對相互垂直排布的測量電極，每個所述海底磁場傳感器均包含一對相互垂直排布的磁棒。

12、優(yōu)選地，通過海底分布式探測陣列上的探測節(jié)點(diǎn)，采集目標(biāo)海域的水平四分量電磁數(shù)據(jù)的步驟，包括：

13、通過每個探測節(jié)點(diǎn)的海底電場傳感器采集兩個水平電場分量數(shù)據(jù)，并通過該每個探測節(jié)點(diǎn)的海底磁場傳感器采集兩個水平磁場分量數(shù)據(jù)。

14、另一方面，本發(fā)明提供了一種基于分布式陣列的水下目標(biāo)探測裝置，所述裝置包括：

15、電磁數(shù)據(jù)采集單元，用于通過海底分布式探測陣列上的探測節(jié)點(diǎn)，采集目標(biāo)海域的水平四分量電磁數(shù)據(jù)，所述海底分布式探測陣列布設(shè)在所述目標(biāo)海域的海底；

16、電磁數(shù)據(jù)增強(qiáng)單元，用于采用預(yù)設(shè)的信號增強(qiáng)策略對采集到的每個所述水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行信號增強(qiáng)；

17、數(shù)據(jù)時頻分析單元，用于對增強(qiáng)后的每個所述水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻分析，得到時頻分析譜；

18、目標(biāo)探測確定單元，用于根據(jù)所述時頻分析譜確定在所述目標(biāo)海域是否有水下目標(biāo)出沒。

19、優(yōu)選地，所述電磁數(shù)據(jù)增強(qiáng)單元包括：

20、電磁數(shù)據(jù)疊加單元，用于將所述海底分布式探測陣列上每個探測節(jié)點(diǎn)周圍預(yù)設(shè)面積的矩形區(qū)域內(nèi)所有探測節(jié)點(diǎn)所采集到的水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，將疊加后的水平四分量電磁數(shù)據(jù)作為該每個探測節(jié)點(diǎn)信號增強(qiáng)后的水平四分量電磁數(shù)據(jù)。

21、優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)時頻分析單元包括：

22、時頻分析子單元，用于采用短時傅立葉變換對增強(qiáng)后的每個所述水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻分析。

23、另一方面，本發(fā)明還提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實(shí)現(xiàn)如上述基于分布式陣列的水下目標(biāo)探測方法所述的步驟。

24、另一方面，本發(fā)明還提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如上述基于分布式陣列的水下目標(biāo)探測方法所述的步驟。

25、本發(fā)明通過布設(shè)在目標(biāo)海域海底的海底分布式探測陣列的探測節(jié)點(diǎn)，采集目標(biāo)海域的水平四分量電磁數(shù)據(jù)，采用預(yù)設(shè)的信號增強(qiáng)策略對采集到的每個水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行信號增強(qiáng)，對增強(qiáng)后的每個水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻分析，得到時頻分析譜，根據(jù)時頻分析譜確定在目標(biāo)海域是否有水下目標(biāo)出沒，從而實(shí)現(xiàn)海洋噪聲環(huán)境下目標(biāo)信號的增強(qiáng)，增大了目前海底分布式陣列探測系統(tǒng)的探測范圍，提升探測水下目標(biāo)的能力。

技術(shù)特征：

1.一種基于分布式陣列的水下目標(biāo)探測方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用預(yù)設(shè)的信號增強(qiáng)策略對采集到的每個所述水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行信號增強(qiáng)的步驟，包括：

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對增強(qiáng)后的每個所述水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻分析的步驟，包括：

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述海底分布式探測陣列的每個探測節(jié)點(diǎn)均搭載海底電場傳感器和海底磁場傳感器，其中，每個所述海底電場傳感器均包含一對相互垂直排布的測量電極，每個所述海底磁場傳感器均包含一對相互垂直排布的磁棒。

5.如權(quán)利要4所述的方法，其特征在于，通過海底分布式探測陣列上的探測節(jié)點(diǎn)，采集目標(biāo)海域的水平四分量電磁數(shù)據(jù)的步驟，包括：

6.一種基于分布式陣列的水下目標(biāo)探測裝置，其特征在于，所述裝置包括：

7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述電磁數(shù)據(jù)增強(qiáng)單元包括：

8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)時頻分析單元包括：

9.一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至5任一項所述方法的步驟。

10.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至5任一項所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明適用地球物理勘探技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于分布式陣列的水下目標(biāo)探測方法，該方法包括：通過布設(shè)在目標(biāo)海域海底的分布式陣列探測節(jié)點(diǎn)，采集目標(biāo)海域的水平四分量電磁數(shù)據(jù)，采用預(yù)設(shè)的信號增強(qiáng)策略對采集到的每個水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行信號增強(qiáng)，對增強(qiáng)后的水平四分量電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻分析，得到時頻分析譜，根據(jù)時頻分析譜確定在目標(biāo)海域是否有水下目標(biāo)出沒，從而實(shí)現(xiàn)海洋噪聲環(huán)境下目標(biāo)信號的增強(qiáng)，增大了目前海底分布式陣列探測系統(tǒng)的探測范圍，提升探測水下目標(biāo)的能力。

技術(shù)研發(fā)人員：張朔寧,何展翔,趙云生,侯宇健
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南方科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2