問(wèn)題與建議

當(dāng)前存在的問(wèn)題

水聲目標(biāo)分類(lèi)識(shí)別當(dāng)前存在的問(wèn)題可以歸納為以下?5?個(gè)方面。

水中目標(biāo)聲特征受多種因素影響，發(fā)聲機(jī)理復(fù)雜，建模困難。水中目標(biāo)輻射噪聲與自身的動(dòng)力裝置、船體結(jié)構(gòu)、目標(biāo)的航行工況、觀(guān)測(cè)方位等密切相關(guān)，同時(shí)水中目標(biāo)的輻射噪聲往往帶有很強(qiáng)的空間指向性；水聲目標(biāo)散射回波特性包含了目標(biāo)材料、外部結(jié)構(gòu)特性、入射角度、探測(cè)信號(hào)波形、目標(biāo)與觀(guān)測(cè)之間的運(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)等多種信息。水下目標(biāo)聲特性的影響因素如此龐雜，無(wú)論是基于理論分析還是基于數(shù)據(jù)測(cè)量統(tǒng)計(jì)分析，要全面掌握其產(chǎn)生機(jī)理、準(zhǔn)確建立聲模型還需要大量而長(zhǎng)期的投入。

高噪聲和強(qiáng)干擾的水聲環(huán)境制約了弱目標(biāo)特征提取精度。聲吶在實(shí)際工作中需要識(shí)別分析的目標(biāo)信號(hào)通常在?0?dB?以下，高價(jià)值水下目標(biāo)的信噪比往往在?-10?dB?以下，同時(shí)還會(huì)接收到大量低價(jià)值的水面強(qiáng)干擾目標(biāo)數(shù)據(jù)。因此，水聲目標(biāo)識(shí)別屬于高噪聲和強(qiáng)干擾背景下的信號(hào)處理問(wèn)題，其特征提取的準(zhǔn)確性受信噪（干）比的嚴(yán)重制約。

復(fù)雜的水聲傳播信道和失配的接收系統(tǒng)均制約著目標(biāo)聲特征的準(zhǔn)確提取。一方面，目標(biāo)輻射噪聲/回波信號(hào)在海洋環(huán)境中傳播，將受多次海面、海底界面的反射和散射以及暗流、內(nèi)波的影響，同時(shí)海水介質(zhì)對(duì)聲波的吸收等作用都會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度急速衰減，信噪比急速下降；海洋信道系統(tǒng)引起聲波產(chǎn)生時(shí)間擴(kuò)展、頻散效應(yīng)、頻譜強(qiáng)度周期性起伏等現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)聲特征畸變；海洋環(huán)境劇烈的時(shí)變空變特性會(huì)加劇海洋信道對(duì)聲特征的影響。另一方面，在信號(hào)處理過(guò)程中參數(shù)失配也會(huì)導(dǎo)致聲特征的畸變?；谠擃?lèi)低信噪比、特征畸變的目標(biāo)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的特征提取是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，很多情況下傳統(tǒng)的譜分析和時(shí)頻分析工具都無(wú)法獲取有效的目標(biāo)特征。

水下目標(biāo)類(lèi)型多樣，不同類(lèi)型目標(biāo)的聲特征分布交叉重疊，可分性受限。一方面，水中常見(jiàn)目標(biāo)包括水面艦船、潛艇、商用船只、魚(yú)雷、無(wú)人航行器等，其龐大的目標(biāo)數(shù)量和多樣的目標(biāo)類(lèi)型為水下目標(biāo)識(shí)別帶來(lái)了很大的困難。另一方面，聲吶目標(biāo)識(shí)別需要區(qū)分的是不同功能類(lèi)型的目標(biāo)，然而由于不同類(lèi)型目標(biāo)的聲特性分布交叉重疊，甚至類(lèi)內(nèi)特征差異大于類(lèi)別間的特性差異，這極大地增加了基于聲特性目標(biāo)分類(lèi)識(shí)別的難度。

代表性強(qiáng)、質(zhì)量高的數(shù)據(jù)稀少，獲取代價(jià)高昂。代表性強(qiáng)、質(zhì)量高的數(shù)據(jù)樣本對(duì)目標(biāo)特征提取和識(shí)別新方法的提出以及性能驗(yàn)證等都是必不可少的，但目前水聲目標(biāo)的數(shù)據(jù)資源十分匱乏，有效的標(biāo)注數(shù)據(jù)更加稀少。一方面，由于感興趣的水下目標(biāo)數(shù)量少、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度慢且水聲信號(hào)傳播距離短，這些固有的低密度接觸特點(diǎn)使水聲目標(biāo)數(shù)據(jù)收集困難，需要大規(guī)模的水聲試驗(yàn)條件，耗費(fèi)巨大，數(shù)據(jù)獲取代價(jià)十分高昂。另一方面，水下目標(biāo)聲信號(hào)往往涉及國(guó)家軍事機(jī)密，其數(shù)據(jù)信息的測(cè)量、獲取、交流都受到嚴(yán)格的控制，也是水中目標(biāo)數(shù)據(jù)信息稀少的原因之一。

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