信號處理在艦船目標(biāo)識別中研究發(fā)展綜述

孫菲

摘要：隨著我國國際競爭力的逐漸提高，現(xiàn)代化的艦船目標(biāo)識別技術(shù)也已經(jīng)取得了長足的進(jìn)展，目標(biāo)識別系統(tǒng)作為海軍武器的重要技術(shù)，對整體海上實(shí)力的發(fā)展有一定的決定作用，本文對信號處理技術(shù)進(jìn)行了一定的闡述，希望能夠推進(jìn)船艦?zāi)繕?biāo)識別技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：信號處理；船艦?zāi)繕?biāo)識別；發(fā)展

現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和深入，使得我國的海下的武器朝著智能化和數(shù)字化的方向發(fā)展，而作為極為重要和關(guān)鍵的目標(biāo)識別技術(shù)，其中的信號處理是最為關(guān)鍵，也是最為基礎(chǔ)的內(nèi)容，是對海下的武器進(jìn)行識別，尋找，跟蹤，分析的重要一環(huán)，因此對信號處理進(jìn)行分析，研究其在船艦?zāi)繕?biāo)識別中的作用，有著很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、信號處理

所謂的船艦海下信號處理，指的就是在突發(fā)事件發(fā)生時，船艦對對方發(fā)射的信號，武器等特征信息進(jìn)行去除干擾，跟蹤分析，綜合運(yùn)算，數(shù)據(jù)交換等科學(xué)處理手段操作，繼而得出的本質(zhì)信息數(shù)據(jù)，得出想要的信息數(shù)據(jù)的過程。

而進(jìn)行信號處理的目的，就是為了讓船艦在目標(biāo)識別的過程中，能夠更好的削減干擾信號源，除去雜質(zhì)干擾信息，將信號進(jìn)行強(qiáng)化，然后進(jìn)行傳輸，分析處理，以此為海戰(zhàn)或者是其他軍事行動做好鋪墊，掌握最精準(zhǔn)的信息，打好現(xiàn)代化的信息戰(zhàn)。

二、船艦?zāi)繕?biāo)識別

船艦的目標(biāo)識別可以分為主動的目標(biāo)識別，以及被動的識別，均己用來探查水下武器以及相關(guān)的信息[1]。

所謂的主動識別，顧名思義，就是對水下能夠進(jìn)行主動攻擊的武器進(jìn)行識別，比如魚類等等，船艦的目標(biāo)識別，識別的便是魚類等具有主動攻擊性質(zhì)的武器，散發(fā)出的相應(yīng)信號，而通過對這些聲波數(shù)據(jù)進(jìn)行識別，并利用回波，來輔助船艦感知對方敵艦的位置以及魚類等武器的攻擊力度，根據(jù)一系列傳回的信息，來輔助船艦做出下一步的攻擊或者是防御決策。

而被動識別則與之相反，是屬于防御性質(zhì)的識別，將識別系統(tǒng)安裝在水雷等武器中，來收集敵方武器自身發(fā)出的信號，比如，水壓變化，磁場改變，以及運(yùn)作發(fā)出的噪聲等等，通過提取和分析收集到的信號，來為之后的攻擊和防御的決策做依據(jù)。

三、信號處理技術(shù)在船艦?zāi)繕?biāo)識別中的發(fā)展現(xiàn)狀

船艦?zāi)繕?biāo)識別技術(shù)隨著我國科學(xué)技術(shù)的飛快進(jìn)步，逐漸朝著信息化的方向，智能化的方向發(fā)展，因此，在時代的發(fā)展下，目標(biāo)識別技術(shù)不僅包括著信號的處理技術(shù)，也包括著網(wǎng)絡(luò)科學(xué)技術(shù)。雖然，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展迅速，但是，對于海下的武器來說，卻出現(xiàn)了武器更新?lián)Q代較慢，相應(yīng)發(fā)展理論較少的窘狀，這就使得新興的科技成果應(yīng)用在船艦武器上的機(jī)會較少，無法得到順利的發(fā)展，而這也是因?yàn)榇災(zāi)繕?biāo)識別的特殊性，涉及到了我國的機(jī)密，無法進(jìn)行公開的學(xué)術(shù)討論和研究的原因[2]。

從某一角度來說，船艦?zāi)繕?biāo)識別就是一項(xiàng)專門的海中信號處理的技術(shù)，但是，因?yàn)楹Ｖ协h(huán)境不如陸地，極其復(fù)雜多變，這就給船艦的目標(biāo)識別帶來了一定的難度，而信號處理技術(shù)也在發(fā)展中不斷的遇到瓶頸。

其阻礙發(fā)展的原因有以下幾條，其一，海下環(huán)境復(fù)雜多變，信號的傳輸面臨著渠道不暢通的問題，也極易受到外界因素的影響而產(chǎn)生干擾和破壞。其二，海水中水流的聲響，魚類的游動所產(chǎn)生的聲波和噪音，會為信號目標(biāo)的除干擾帶來一定的阻礙，增加工作難度，不僅如此，船艦自身在行駛中也會帶來一定的聲響，影響信號的處理工作。

四、信號處理在船艦?zāi)繕?biāo)識中的研究發(fā)展

（一）高階譜高統(tǒng)計量的研究發(fā)展

在船艦的目標(biāo)識別過程中，高階譜是功率譜以及相關(guān)譜分析分析的高階發(fā)展，它利用了高統(tǒng)計量的運(yùn)算特點(diǎn)，能夠自動的去壓制噪聲對于目標(biāo)識別，信號處理來說有一定的保護(hù)作用。

不僅如此，高階統(tǒng)計量可以對海下平穩(wěn)傳播的噪音進(jìn)行抑制，這就有效的避免了海水之下魚類游動產(chǎn)生的噪聲對信號產(chǎn)生的干擾，提高了目標(biāo)識別中信號處理的質(zhì)量和效率。而且，高階譜相對線譜，功率譜，動態(tài)譜來說，具有更加科學(xué)的數(shù)據(jù)信息提取能力，而且其中的高階統(tǒng)計量要比二階的統(tǒng)計量包含的更加龐大的數(shù)據(jù)信息，更能夠全面的分析和解讀目標(biāo)識別下信息處理的結(jié)果。

（二）小波變換的研究和發(fā)展

關(guān)于小波分析法在艦船的目標(biāo)識別中的使用，多是對目標(biāo)的噪聲進(jìn)行提取，對回波信號的特點(diǎn)進(jìn)行研究。

而在使用小波變化技術(shù)使用的時候，將功率譜等譜分析法和小波的分析進(jìn)行充分的結(jié)合，將譜分析中的特征進(jìn)行提取，隨后利用數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的分類實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，來找到其中的優(yōu)越因素[3]。

而對于回波信號的提取，需要將艦船下回波邊緣的特點(diǎn)進(jìn)行提取和識別，然后進(jìn)行分類，利用分解能量特征，模極值特征，以及嫡特征，和網(wǎng)絡(luò)特征來對回波信號進(jìn)行分析，有助于目標(biāo)的識別和信號的分類處理。

（三）現(xiàn)代信號處理理論一混沌理論

混沌理論，是現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，專業(yè)知識發(fā)展下而產(chǎn)生的包含科學(xué)和物理學(xué)知識的信號處理技術(shù)理論。

對于艦船來說，目標(biāo)識別過程中產(chǎn)生的干擾噪聲信號，也有艦船自身輻射而產(chǎn)生的具有混沌特性的，這也就導(dǎo)致了艦船在提取相應(yīng)目標(biāo)信號的的時候，所得到的數(shù)據(jù)信息也有一定的不確定性。

根據(jù)混沌理論，將海下的目標(biāo)所產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行非線性的特征的提取，以此來對水上目標(biāo)和艦船的目標(biāo)進(jìn)行區(qū)分，其混沌理論對艦船識別水生目標(biāo)提供了一定的理論依據(jù)和全新的思路方法。

五、結(jié)束語

現(xiàn)代科技的發(fā)展使得我國的海軍，以及海上武器都朝著信息化和智能化的方向發(fā)展，作為艦船目標(biāo)識別中最重要的組成部分，信息處理技術(shù)決定了目標(biāo)識別的質(zhì)量和精準(zhǔn)，其提供的數(shù)據(jù)信息更是為之后的海軍作戰(zhàn)提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，推動著我國水中兵器的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]艾小凡.天波超視距雷達(dá)干擾與雜波信號處理技術(shù)研究[D].西安電子科技大學(xué)，2016.

[2]王春宇.天波超視距雷達(dá)目標(biāo)仿真與信號處理算法研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2008.

[3]徐文，鄢社鋒，季飛，陳景東，張杰，趙航芳，陳戈，吳永清，余華，張歆，許肖梅，陳惠芳.海洋信息獲取、傳輸、處理及融合前沿研究評述[J].中國科學(xué)：信息科學(xué)2016，46（08）：1053-1085.