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(shí),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(shí)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)量要比二階的統(tǒng)計(jì)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(shí)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(shí)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):
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[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.