基于浮标的水下目标探测研究进展及展望

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作者 王军成 孔庆霖 +5 位作者 厉运周 郑良 杨英东 刘世萱 陈世哲 殷敬伟 《海洋学报》 北大核心 2025年第2期1-14,共14页

水下目标探测是我国“透明海洋”工程的重要组成部分。但是由于水下环境复杂多变,实现精确高效的水下目标探测依然存在很大难度。作为跨界面的海上固定平台,浮标是构建全方位立体化的综合探测网络的重要组成部分,能够同时满足海洋关键... 水下目标探测是我国“透明海洋”工程的重要组成部分。但是由于水下环境复杂多变,实现精确高效的水下目标探测依然存在很大难度。作为跨界面的海上固定平台,浮标是构建全方位立体化的综合探测网络的重要组成部分,能够同时满足海洋关键位置的全天候监控并实现实时信息传输,对更加准确实时的水下目标信息获取手段进行补充。本文在总结现有基于浮标的水下目标探测方法的基础上,对光学探测、电磁探测、通信中继等水下目标探测和信息传输技术进行了介绍,并结合浮标应用特点对相关技术进行了梳理和分析,以期对基于浮标的水下目标探测技术的研究及应用提供有益的启发和借鉴。 展开更多

关键词 海洋浮标 水下目标探测 通信中继

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基于尾流空中辐射磁场的水下目标探测研究

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作者 赵爽 王宏磊 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第6期1098-1104,共7页

针对基于空中平台的水下目标磁探测问题,本文开展了水下航行器的海面开尔文尾流辐射磁场建模与探测性能分析研究。构建了水下航行器在海面形成的开尔文尾流波高及其辐射磁场模型;采用数值方法对积分形式的波高以及磁场表达式进行求解,... 针对基于空中平台的水下目标磁探测问题,本文开展了水下航行器的海面开尔文尾流辐射磁场建模与探测性能分析研究。构建了水下航行器在海面形成的开尔文尾流波高及其辐射磁场模型;采用数值方法对积分形式的波高以及磁场表达式进行求解,获得了磁场的衰减规律和空间分布规律;分析了空中平台探测水下航行器开尔文尾流辐射磁场的性能。结果表明:水下航行器的开尔文尾流辐射磁场具有典型的V型区域分布,且该区域内磁场强度随空间变化。同时,水下航行器的尺寸、航度和下潜深度都对开尔文尾流辐射磁场产生不同程度的影响。进一步分析表明:水下航行器的尾流辐射磁场可以被空中平台有效探测。本文的研究可以为基于空中平台的水下目标尾流辐射磁场探测提供基础模型和技术支撑。 展开更多

关键词 水下目标磁探测 开尔文尾流 航空磁探 麦克斯韦方程组 辐射磁场 水下航行器 波高 空间分布

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基于距离选通成像系统的水下目标探测技术研究 被引量：7

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作者 陈超 杨鸿儒 +6 位作者 黎高平 吴磊 俞兵 杨斌 吴宝宁 张博妮 吴李鹏 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期662-666,共5页

基于距离选通原理,采用波长为532 nm、脉冲宽度为20 ns的Nd∶YAG激光器和距离选通ICCD成像系统,通过脉冲激光照射水下目标,ICCD系统同步选通接收,对漫射衰减系数约为0.45的8 m水深内的水下目标的成像能力进行了实验研究,获得了10 ns的... 基于距离选通原理,采用波长为532 nm、脉冲宽度为20 ns的Nd∶YAG激光器和距离选通ICCD成像系统,通过脉冲激光照射水下目标,ICCD系统同步选通接收,对漫射衰减系数约为0.45的8 m水深内的水下目标的成像能力进行了实验研究,获得了10 ns的图像选通效果和7 m的探测能力。实验结果表明,距离选通成像方法是一种快速、有效的水下目标探测和识别手段。 展开更多

关键词 成像系统 距离选通 ICCD 水下目标探测

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水下目标探测中的激光技术 被引量：24

4

作者 章正宇 周寿桓 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期797-801,共5页

通过对声波与光波在水中传播特点的分析以及声、光两种探测方式的比较 ,表明了激光在水下目标探测中的独特优势和应用前景 .根据存在的问题 。

关键词 声波 激光 水下目标探测 光波

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激光水下目标探测系统信噪比分析 被引量：2

5

作者 章正宇 周寿桓 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期619-622,647,共5页

采用激光水中传输的唯像方程 ,对水下探测的信号、散射和信噪比进行了计算机模拟和分析 ,并通过提出的最佳参数匹配算法 ,实现了探测系统获得高信噪比回波的目标 .通过探测实验对接收视场角的匹配选取进行了验证 :在中等清洁水质情况下 ... 采用激光水中传输的唯像方程 ,对水下探测的信号、散射和信噪比进行了计算机模拟和分析 ,并通过提出的最佳参数匹配算法 ,实现了探测系统获得高信噪比回波的目标 .通过探测实验对接收视场角的匹配选取进行了验证 :在中等清洁水质情况下 ,最佳视场角为 3°左右 ,偏离这个值的选取将导致探测信噪比的恶化 .结果表明 ,针对不同应用环境按该算法进行系统参数的匹配选取有助于获得系统最大探测能力 . 展开更多

关键词 激光水下目标探测 信噪比 唯像方程 最佳参数匹配算法

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实用激光水下目标探测系统的设计分析 被引量：2

6

作者 章正宇 周寿桓 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期93-95,共3页

通过对搜索、测距、成像技术的分析 ,提出了一种较实用的激光水下目标探测系统模型以及工作时序 ,该系统机械结构相对紧凑 ,功能比较完善 ,充分发挥了激光探测的快速、准确、清晰。

关键词 搜索 测距 成像 激光水下目标探测系统 激光探测

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针对水下目标探测的层次化信息融合方法探究 被引量：1

7

作者 张大铭 刘靖东 梁晨光 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第21期116-119,共4页

本文介绍当前信息融合技术发展情况,并指出其在水下目标探测中的精度和有效性问题。提出一种层次化信息融合方法,给出设计方案和实验验证结果,说明该方法能够有效解决大容量、复杂信息和高精度问题,提高目标识别率。最后,本文探讨了未... 本文介绍当前信息融合技术发展情况,并指出其在水下目标探测中的精度和有效性问题。提出一种层次化信息融合方法,给出设计方案和实验验证结果,说明该方法能够有效解决大容量、复杂信息和高精度问题,提高目标识别率。最后,本文探讨了未来信息融合技术的发展与应用。 展开更多

关键词 水下目标探测 信息融合 层次化方法 先验知识

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时空二维Kalman解卷绕与Φ-OTDR协同的水声多目标探测(特邀)

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作者 吴金懿 王照勇 +9 位作者 刘依凡 陈义赐 陈柏琦 宋菲菲 李璇 皮浩洋 叶青 高侃 蔡海文 瞿荣辉 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期315-325,共11页

水下多类型目标探测在海洋安全、海上救援、海洋生态保护和渔业发展等方面具有重要意义。在这项工作中,将基于频率分集的相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)系统与悬浮布设的声敏缆相结合,检测和分析了多类型目标的水声信号。创新性地引入... 水下多类型目标探测在海洋安全、海上救援、海洋生态保护和渔业发展等方面具有重要意义。在这项工作中,将基于频率分集的相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)系统与悬浮布设的声敏缆相结合,检测和分析了多类型目标的水声信号。创新性地引入了时空二维Kalman算法,充分利用Φ-OTDR探测数据的时间域和空间域的二维连续性,突破了相位卷绕特性对动态范围与系统重复频率的限制,确保了多类型目标信息的高保真探测。进一步地,通过非消声水池实验验证了时空二维Kalman算法的可行性,并分析了遥控潜水器(ROV)、仿生鱼和模拟潜水员等多类型目标的频谱特性。实验结果表明,ROV为连续信号,频率范围为200~1700 Hz,频谱图中存在等频率间隔排列(24 Hz)的线谱;仿生鱼的信号间隔为0.5 s,对应仿生鱼的鱼尾摆动周期,频率范围为1500~1700 Hz;模拟潜水员信号间隔为0.25 s,对应氧气瓶气泡喷吐周期,频率范围为150~400 Hz。该技术为多类型水声目标探测和鉴别提供了重要技术手段,有望推动水下目标探测与海洋监测的发展,拓展Φ-OTDR的应用领域。 展开更多

关键词 相位敏感光时域反射计 水下多类型目标探测 时空二维Kalma n算法 相位卷绕特性

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基于多AUV间任务协作的水下多目标探测路径规划 被引量：8

9

作者 张美燕 蔡文郁 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1101-1107,共7页

利用自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)对水下多目标进行协同探测是目前海洋技术领域的研究热点。主要研究在水下三维区间内的多AUV任务分配与协作探测路径规划机制,建立了以每个AUV能量耗费与能耗均衡为约束条件的... 利用自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)对水下多目标进行协同探测是目前海洋技术领域的研究热点。主要研究在水下三维区间内的多AUV任务分配与协作探测路径规划机制,建立了以每个AUV能量耗费与能耗均衡为约束条件的水下三维空间中的多旅行商MTSP(Multiple Traveling Salesman Problem)问题模型,利用遗传算法GA(Genetic Algorithm)对该NP-Complete问题进行启发式求解,同时设计了考虑巡航总路径及访问目标数的适应度函数以提高多AUV间的能耗均衡性,实现多个AUV对多个水下目标的优化协同探测。最后本文利用MATLAB R2014a软件对多AUV任务协作与多目标探测路径规划机制进行了仿真,仿真结果验证了本文方法能均衡多AUV多目标探测问题的能量消耗,进而提高巡航速度和生命周期。 展开更多

关键词 水下目标探测 任务分配 移动路径规划 多AUV协作

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水下目标的激光双波段探测技术

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作者 宗思光 王江安 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2008年第10期53-56,共4页

研究了一种采用蓝绿波段激光、红外波段激光相结合的水下双波段激光探测技术,分析了红外波段激光击穿水辐射声波应用于水下探测的基本模式、探测特点及声信号的激发机理,实验研究了激光声信号的强度、波形、频谱等特性。实验结果表明,... 研究了一种采用蓝绿波段激光、红外波段激光相结合的水下双波段激光探测技术,分析了红外波段激光击穿水辐射声波应用于水下探测的基本模式、探测特点及声信号的激发机理,实验研究了激光声信号的强度、波形、频谱等特性。实验结果表明,双波段激光复合探测模式可将空中光信道、水中声信道结合起来,具有强大的技术优势;激光声信号应用于水下探测,具有优良的脉冲特性及频谱特征。研究结果有助于推动激光在海洋中的探测应用。 展开更多

关键词 水下目标探测 蓝绿激光 激光声 光击穿

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基于随机共振的水下目标微弱回波信号增强检测

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作者 刘振 孙纯 +2 位作者 周胜增 杜选民 孙德龙 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2014-2024,共11页

针对低信噪比下主动声呐探测水下目标的微弱回波信号检测难题,本文提出了一种基于随机共振的微弱回波信号增强检测方法。该方法通过建立频移变尺度随机共振系统,与输入高频微弱回波信号、随机噪声相匹配,实现微弱回波信号的共振增强;进... 针对低信噪比下主动声呐探测水下目标的微弱回波信号检测难题,本文提出了一种基于随机共振的微弱回波信号增强检测方法。该方法通过建立频移变尺度随机共振系统,与输入高频微弱回波信号、随机噪声相匹配,实现微弱回波信号的共振增强;进而利用乘积谱与谱峭度构建目标回波亮点增强检测指标,有效提升微弱回波亮点的能量集中程度,抑制杂波及虚假成分干扰。仿真结果表明:在低信噪比下,随机共振系统输出信噪比增益可达5 dB以上,微弱目标回波亮点检测结果更加直观便捷,杂波干扰得到大幅抑制。海试数据处理结果进一步验证了所提方法的有效性和可靠性。 展开更多

关键词 主动声呐 微弱信号检测 随机共振 水下目标探测 杂波抑制 非线性双稳态系统 多普勒频移 低信噪比

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基于AUV的声纳水下目标实时探测机制研究 被引量：3

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作者 汤寓麟 金绍华 +2 位作者 刘敏 边刚 张永厚 《海洋测绘》 CSCD 北大核心 2023年第3期26-29,共4页

针对传统船载声纳探测水下目标存在成像分辨率低、主观性强、耗时长、应用区域局限,以及自主式水下潜航器(autonomousunderwatervehicle,AUV)受水声通信限制导致数据无法实时回传、处理及目标实时探测的问题,提出了一种基于AUV的声纳水... 针对传统船载声纳探测水下目标存在成像分辨率低、主观性强、耗时长、应用区域局限,以及自主式水下潜航器(autonomousunderwatervehicle,AUV)受水声通信限制导致数据无法实时回传、处理及目标实时探测的问题,提出了一种基于AUV的声纳水下目标实时探测机制。首先对基于AUV搭载声纳设备实施水下目标探测的系统进行了阐述;然后提出了基于AUV的声纳水下目标实时探测实施流程和关键技术;最后通过海上试验,验证了该机制在一定程度上克服了水声通信限制,实现实时、高效、智能的水下目标探测,具有较强的实际指导意义。 展开更多

关键词 水下目标探测 自主式水下潜航器 侧扫声纳 前视声纳 实时智能

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用于探测水下目标的超导磁梯度仪

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作者 赵学 《国外舰船工程》 1999年第7期39-43,共5页

无源磁传感器为探测、搜索运动区域内的磁异常目标提供了一种手段。现行技术下由超导量子干扰装置（ＳＱＵＩＤ）组成的传感器，可以实现最高灵敏度的磁异常目标的； 种由铌块和金属丝超导元件组成的传感器由液态氨冷却到４Ｋ。已开发... 无源磁传感器为探测、搜索运动区域内的磁异常目标提供了一种手段。现行技术下由超导量子干扰装置（ＳＱＵＩＤ）组成的传感器，可以实现最高灵敏度的磁异常目标的； 种由铌块和金属丝超导元件组成的传感器由液态氨冷却到４Ｋ。已开发出一种灵敏度高、探测距离远的先进超导梯义仪样机，其传感器的特点是使用铌江膜超导元件和新的液态冷却技术。传感器使用液态拟冷却技术，可以使传感器的组装尺寸后勤保障要求和。 展开更多

关键词 超导磁梯度仪 水下目标探测 磁探测 磁传感器

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基于混沌理论的水下目标信号特征提取研究 被引量：7

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作者 李亚安 徐德民 张效民 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期279-281,共3页

利用混沌理论对水下目标特征提取进行了研究。通过计算Lyapunov指数 ,较好的实现了对水下目标信号的特征提取。为水下目标探测和识别提供了新的理论和方法。

关键词 混沌理论 信号特征提取 水下目标探测 水声信号 声呐

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水下目标回波和混响在听觉感知特征空间的分类 被引量：2

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作者 李秀坤 孟祥夏 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1183-1187,共5页

海底混响是一种与海底底质、海洋环境及发射信号参数等多种因素有关的随机过程,它的存在给水下目标探测识别带来很大困难。鉴于人耳听觉系统在听音辨物方面独特的优越性,利用Gammatone滤波器构建人耳听觉模型,提取听觉时-频特征和听觉... 海底混响是一种与海底底质、海洋环境及发射信号参数等多种因素有关的随机过程,它的存在给水下目标探测识别带来很大困难。鉴于人耳听觉系统在听音辨物方面独特的优越性,利用Gammatone滤波器构建人耳听觉模型,提取听觉时-频特征和听觉谱特征,并讨论主动声呐掩埋目标回波和海底混响在这些特征下的可分离性,选取分离性好的特征构建特征空间,并利用径向基核函数支持向量机进行分类识别。实验结果表明,两类信号的特征具有良好的聚类性,能够获得较高的识别准确率,表明该方法能够有效地区分目标回波和混响。 展开更多

关键词 水下目标探测 目标回波 海底混响 Gammatone滤波器 听觉感知特征 特征空间 支持向量机

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基于小波子带模型匹配的同水域下目标探测 被引量：6

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作者 李鹏 叶方跃 +1 位作者 李剑乔 陈展鹏 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2017年第11期1860-1868,共9页

针对水下声呐目标搜寻过程中环境复杂、成像分别率低、人工识别目标困难等实际问题,提出基于双树双密度复小波子带模型匹配的方法自动判别水下目标有无。首先利用双树双密度复小波对所传回待测声图进行分解得到不同方向子带,接着采用三... 针对水下声呐目标搜寻过程中环境复杂、成像分别率低、人工识别目标困难等实际问题,提出基于双树双密度复小波子带模型匹配的方法自动判别水下目标有无。首先利用双树双密度复小波对所传回待测声图进行分解得到不同方向子带,接着采用三参数广义Γ函数对不同方向子带系数分布拟合作为特征项,最后利用含有目标声图与背景声图在分布特征上存在差异性,根据计算两者间KL距离进行相似度匹配并通过设定最优门限对声图目标有无自动判别。实验证明,利用所提出方法对含有多目标声呐图像判别,其检测品质因子达97.2%,并在不同噪声水平下其检测品质因子对比其他方式平均高出10%,具有较高的检出率和一定鲁棒性。 展开更多

关键词 声呐 水下目标探测 双树双密度复小波 广义Γ模型 KL距离

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基于特征增强与损失优化的水下遮挡目标检测算法 被引量：2

17

作者 陈亮 杨羽翼 +3 位作者 张剑 吴亮红 时慧晶 彭辉 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期109-115,共7页

针对水下探测机器人在海洋作业时由于目标密集、形态重叠等原因容易产生误检、漏检的问题,提出一种基于特征增强与损失优化的水下遮挡目标检测算法。算法以YOLOv4骨干网络为基础,首先在随机通道上引入邻域融合的残差结构模块,通过通道... 针对水下探测机器人在海洋作业时由于目标密集、形态重叠等原因容易产生误检、漏检的问题,提出一种基于特征增强与损失优化的水下遮挡目标检测算法。算法以YOLOv4骨干网络为基础,首先在随机通道上引入邻域融合的残差结构模块,通过通道注意力机制,提升通道的信息交互能力;其后,利用α-IoU优化CIoU-Loss损失函数,并采用真值排斥因子与预测排斥因子改进坐标回归损失函数,提高目标位置回归的精度;最后,针对水下图像数据干扰信息多的问题,采用基于密集度引导的自适应非极大值抑制方法完成对输出信息的处理,提升目标检测的召回率。通过对水下海洋生物的检测实验,算法在通用场景与密集遮挡场景下目标探测的mAP值分别提高了1.43%和4.4%,验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 水下目标探测 YOLOv4 遮挡目标 通道注意力 损失函数优化

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用于水下缆桩目标搜索的演示实验系统

18

作者 蔡晓东 王晓东 孟庆鑫 《传感器技术》 CSCD 1997年第4期47-50,54,共5页

研制了搜索水下缆桩目标的超声测距智能搜索演示实验系统．详细介绍和分析了搜索系统的构成，设计了超声波传感器、A／D、I／O等电路并给出了测试实验结果．

关键词 超声波传感器 脉冲回波法 搜索 水下目标探测

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一种基于光学的水表面微波跨介质探测方法

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作者 方尔正 李宗儒 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期332-338,共7页

水下声信号的传播和探测研究主要集中在散射、反射和传播损失等方面,而对其在水面引起的波动关注较少。本文在理论上推导了在水下平面波入射在水-空气界面激励的水表面微波与声源强度和频率的关系。这种水表面微波的振幅在纳米级别,振... 水下声信号的传播和探测研究主要集中在散射、反射和传播损失等方面,而对其在水面引起的波动关注较少。本文在理论上推导了在水下平面波入射在水-空气界面激励的水表面微波与声源强度和频率的关系。这种水表面微波的振幅在纳米级别,振动频率和水下平面波的频率相同,在水-空气界面的扩散距离则随频率的升高而强烈衰减。基于水表面微波的特性,结合激光探测的工作原理,设计了一套跨介质水下目标检测系统。并为该系统可能受到的低频海浪噪声干扰和反射干扰提供了应对方式。仿真结果表明:该系统分辨率高,具有隐蔽性、易于维护性、无接触性等特点,对低频声源的检测效果较好。该方法结合了声波在水中和光波在空气中传播各自的优点,有望成为水下目标检测的一种新手段。 展开更多

关键词 水下声源 水下振动源 水表面微波 振动探测 水下目标探测 激光探测 电磁波探测 跨介质探测

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距离选通变增益光电倍增管探测系统的设计 被引量：2

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作者 李燕 杨鸿儒 +3 位作者 王学武 李旭东 吴磊 俞兵 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1040-1044,共5页

为实时动态测量未知深度水下目标微弱后向散射信号,设计了一种新型的光电倍增管(PMT)选通变增益探测系统。采用给PMT外加选通和变增益纳秒电脉冲的方法,通过改变PMT光阴极与第一打拿极之间电势差,实现PMT选通;借助给PMT最后一个打拿极... 为实时动态测量未知深度水下目标微弱后向散射信号,设计了一种新型的光电倍增管(PMT)选通变增益探测系统。采用给PMT外加选通和变增益纳秒电脉冲的方法,通过改变PMT光阴极与第一打拿极之间电势差,实现PMT选通;借助给PMT最后一个打拿极外加变增益高压脉冲改变PMT最后一个打拿极与前置打拿极间的电势差,实现PMT变增益。实验结果明:在选通和变增益脉冲到来时,阳极输出相应的脉冲信号,信号脉宽为40ns,脉冲幅值增大,证明该方法能够实现PMT选通和变增益。 展开更多

关键词 光电倍增管(PMT) 水下目标探测 距离选通 变增益管

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