CN106772670A - 一种水下物体的检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水下物体检测技术领域，提供了一种水下物体的检测方法及装置。方法包括：获取扰流波传感器阵列中多个地点检测到扰流波的传感器的反应时间差异及检测信号强度差异；将反应时间差异及检测信号强度差异作为水下物体检测模型的输入，获取产生扰流波的水下物体的参数。本发明的方法对扰流波进行检测，由于传感器检测扰流波属于被动式检测，因此可以避免被反检测。另外，扰流波在水中的传播距离远，且水下物体运动即会产生扰流波，因此通过水下阵列式不同地点的检测扰流波的传感器的反应时间差异来确定水下物体的信息，能够降低漏检的风险。任何一个水下物体运动形成的扰流波都可以被阵列式水下监测系统的多个地点的扰流波传感器检测到。
Description
技术领域
本发明涉及水下物体检测技术领域，具体涉及一种水下物体的检测方法及装置。
背景技术
目前通常采用声呐技术探测水下物体。具体是在水下固定位置布设声呐传感器阵列，根据检测到的声呐信号检测水下物体。
声呐探测技术的探测精度取决于水下物体的噪声强度。若水下物体的噪声较小，甚至小于海洋背景噪声，则无法通过声呐技术探测到。
另外，对于主动式声呐传感器，还存在容易被发现的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种水下物体的检测方法及装置，以避免被反检测，并解决水下物体漏检的问题。
第一方面，本发明提供的水下物体的检测方法，包括：
获取扰流波传感器阵列中多个地点检测到扰流波的传感器的反应时间差异，检测信号强度,以及检测信号强度的差异；
将所述反应时间差异，检测信号强度及检测信号强度的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出，所述输出包括发出扰流波的水下物体的参数；所述水下物体检测模型是根据多组样本数据建立的，每组样本数据包括水下物体的参数、水下物体运动产生的扰流波参数以及扰流波的检测信号。
可选地，所述检测到扰流波的传感器包括光学传感器与磁场传感器的组合，所述检测信号强度为所述光学传感器检测到的光强偏离值；
所述将所述反应时间差异，检测信号强度及检测信号强度的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出，包括：
所述将所述反应时间差异，光强偏离值及光强偏离值的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出。
可选地，
所述检测到扰流波的传感器包括加速度传感器与磁场传感器的组合，所述检测信号强度为所述加速度传感器检测到的加速度值；
所述将所述反应时间差异，检测信号强度及检测信号强度的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出，包括：
所述将所述反应时间差异，加速度值及加速度值的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出。
其中，所述磁场传感器用来判断水下物体运动的地理方向。
在上述任意方法实施例基础上，可选地，所述输出包括以下至少一个参数：
水下物体的移动速度，水下物体的移动方向，水下物体的横截面积。
第二方面，本发明提供的水下物体的检测装置，包括：
数据获取模块，用于获取扰流波传感器阵列中多个地点检测到扰流波的传感器的反应时间差异,检测信号强度以及检测信号强度的差异；
参数确定模块，用于将所述反应时间差异,检测信号强度及检测信号强度的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出，所述输出包括发出扰流波的水下物体的参数；所述水下物体检测模型是根据多组样本数据建立的，每组样本数据包括水下物体的参数、水下物体运动产生的扰流波参数以及扰流波的检测信号。
可选地，
所述检测到扰流波的传感器包括光学传感器与磁场传感器的组合，所述检测信号强度为所述光学传感器检测到的光强偏离值；
所述参数确定模块用于：
所述将所述反应时间差异,光强偏离值及光强偏离值的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出。
可选地，所述检测到扰流波的传感器包括加速度传感器与磁场传感器的组合，所述检测信号强度为所述加速度传感器检测到的加速度值；
所述参数确定模块用于：
所述将所述反应时间差异,加速度值及加速度值的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出。
其中，所述磁场传感器用来判断水下物体运动的地理方向。
基于上述任意装置实施例，可选地，所述输出包括以下至少一个参数：
水下物体的移动速度，水下物体的移动方向，水下物体的横截面积。
由上述技术方案可知，本发明提供的方法及装置，对扰流波进行检测，由于传感器检测扰流波属于被动式检测，因此可以避免被反检测。另外，扰流波在水中的传播距离远，且水下物体运动即会发出扰流波，因此通过水下阵列式不同地点的检测扰流波的传感器的反应时间差异来确定水下物体的信息，能够降低漏检的风险。任何一个水下物体运动形成的扰流波都可以被阵列式水下监测系统的多个地点的扰流波传感器检测到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明实施例提供的水下物体的检测方法流程图；
图2a示出了海水温度变化曲线图；
图2b示出了海水含盐量变化曲线图；
图2c示出了海水密度变化曲线图；
图3a示出了湍流尾流扩展时的海洋横截面侧视图；
图3b示出了湍流尾流扩展时的海洋上视图；
图4示出了本发明实施例提供的水下物体的检测装置示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
图1示出了本发明第一实施例所提供的一种水下物体的检测方法，包括：
步骤100、获取扰流波传感器阵列中多个地点检测到扰流波的传感器的反应时间差异，检测信号强度,以及检测信号强度的差异。
本发明实施例中，传感器的反应时间是指传感器检测到扰流波的时间。
步骤110、将上述反应时间差异，检测信号强度及检测信号强度的差异作为水下物体检测模型的输入，获取水下物体检测模型的输出，该输出包括发出扰流波的水下物体的参数。
本发明实施例中，水下物体检测模型是根据多组样本数据建立的，每组样本数据包括水下物体的参数、水下物体运动产生的扰流波参数以及扰流波的检测信号。
其中，扰流波参数包括频率、振幅、速度、方向、波传播等。
本发明的方法对扰流波进行检测，由于传感器检测扰流波属于被动式检测，因此可以避免被反检测。另外，扰流波在水中的传播距离远，且水下物体运动即会发出扰流波，因此通过水下阵列式不同地点的检测扰流波的传感器的反应时间差异来确定水下物体的信息，能够降低漏检的风险。任何一个水下物体运动形成的扰流波都可以被阵列式水下监测系统的多个地点的扰流波传感器检测到。
下面首先对扰流波、扰流波传感器以及扰流波传感器阵列分别进行介绍。
如下图2a～图2c所示，海洋的表面至以下1000米海水的密度、含盐量、温度是不断变化的。水下物体在这个范围(海洋平面至以下1000米)运行会导致不同密度和不同温度的海水的混合而产生湍流尾流。湍流尾流会在水平和垂直方向产生扩散。图3a为湍流尾流扩展时的海洋横截面侧视图，图3b为湍流尾流扩展时的海洋上视图，垂直扩散的湍流尾流会坍塌成水平方向上的海洋内部的扰流波，这一扰流波可以向四方扩散，并且可以扩散几公里至几十公里，是本发明实施例的检测方法监测的目标。这一扰流波会有明显不同的频率、速度、振幅和扩散。
由此可见，水下物体在不超过1000米深的水中运动时，肯定会产生扰流波，且扰流波的传播距离较远，并且具有显著的特性。因此，通过检测扰流波，可以检测到水下物体。
本发明实施例中，能够检测到扰流波的传感器称为扰流波传感器。
可以检测到扰流波的传感器有多种。可以认为，凡是能在扰流波的影响下检测信号发生变化的传感器，均可以作为扰流波传感器。
例如，可以将光学传感器作为扰流波传感器。因为，在扰流波的影响下，光学传感器检测到的光强会发生变化(该变化可以通过光强偏离值表示)。具体的，静止的海水和有微流动的海水对光的散射特征是不同的。海水中的盐分，细微颗粒，海水分子的扰动都会产生不同的光散射。基本上可以用经典的电磁理论解释。光波被颗粒散射时，可以改变光的频率和光的强度。
例如，可以将加速度传感器作为扰流波传感器。因为，在扰流波的影响下，加速度传感器检测到的加速度值会发生变化。
例如，可以将磁场传感器作为扰流波传感器。因为，在扰流波的影响下，磁场传感器检测到的磁场信号会发生变化。
除此之外，还可以将两种或两种以上的传感器组合作为扰流波传感器。例如，将相对位置固定的光学传感器和磁场传感器作为扰流波传感器，或者将相对位置固定的加速度传感器和磁场传感器作为扰流波传感器，等等。通过将两种或者两种以上的传感器组合作为扰流波传感器，可以增加传感器的冗余度，进而提高检测精度。
本发明实施例中，扰流波传感器阵列是指在多个地点上布设扰流波传感器。其中，每个地点上可以仅布设一个扰流波传感器，也可以布设多个扰流波传感器(例如在每个地点上布设串接的多个扰流波传感器)。
本发明实施例中，若检测到扰流波的传感器包括光学传感器(具体可以包括光学传感器与磁场传感器的组合)，所述检测信号强度为所述光学传感器检测到的光强偏离值；所述将所述反应时间差异，检测信号强度及检测信号强度的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出，包括：所述将所述反应时间差异，光强偏离值及光强偏离值的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出。
若所述检测到扰流波的传感器包括加速度传感器(具体可以包括加速度传感器与磁场传感器的组合)，所述检测信号强度为所述加速度传感器检测到的加速度值；所述将所述反应时间差异，检测信号强度及检测信号强度的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出，包括：所述将所述反应时间差异，加速度值及加速度值的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出。
其中，所述磁场传感器用来判断水下物体运动的地理方向，例如东南西北等等。
其中，若还包括磁场传感器，则输入到水下物检测模型的数据还包括磁场传感器的检测信号。
本发明实施例中，所述输出包括以下至少一个参数：水下物体的移动速度，水下物体的移动方向，水下物体的横截面积。
基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供一种水下物体的检测装置，如图4所示，包括：
数据获取模块401，用于获取扰流波传感器阵列中多个地点检测到扰流波的传感器的反应时间差异,检测信号强度以及检测信号强度的差异；
参数确定模块402，用于将所述反应时间差异,检测信号强度及检测信号强度的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出，所述输出包括发出扰流波的水下物体的参数；所述水下物体检测模型是根据多组样本数据建立的，每组样本数据包括水下物体的参数、水下物体运动产生的扰流波参数以及扰流波的检测信号。
本发明的装置对扰流波进行检测，由于传感器检测扰流波属于被动式检测，因此可以避免被反检测。另外，扰流波在水中的传播距离远，且水下物体运动即会发出扰流波，因此通过水下阵列式不同地点的检测扰流波的传感器的反应时间差异来确定水下物体的信息，能够降低漏检的风险。任何一个水下物体运动形成的扰流波都可以被阵列式水下监测系统的多个地点的扰流波传感器检测到。
可选的，所述检测到扰流波的传感器包括光学传感器与磁场传感器的组合，所述检测信号强度为所述光学传感器检测到的光强偏离值；
所述参数确定模块用于：
所述将所述反应时间差异,光强偏离值及光强偏离值的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出。
可选的，所述检测到扰流波的传感器包括加速度传感器与磁场传感器的组合，所述检测信号强度为所述加速度传感器检测到的加速度值；
所述参数确定模块用于：
所述将所述反应时间差异,加速度值及加速度值的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出。
其中，所述磁场传感器用来判断水下物体运动的地理方向。
可选的，所述输出包括以下至少一个参数：
水下物体的移动速度，水下物体的移动方向，水下物体的横截面积。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (8)
1.一种水下物体的检测方法，其特征在于，包括：
获取扰流波传感器阵列中多个地点检测到扰流波的传感器的反应时间差异，检测信号强度,以及检测信号强度的差异；
将所述反应时间差异，检测信号强度及检测信号强度的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出，所述输出包括发出扰流波的水下物体的参数；所述水下物体检测模型是根据多组样本数据建立的，每组样本数据包括水下物体的参数、水下物体运动产生的扰流波参数以及扰流波的检测信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测到扰流波的传感器包括光学传感器与磁场传感器的组合，所述检测信号强度为所述光学传感器检测到的光强偏离值；
所述将所述反应时间差异，检测信号强度及检测信号强度的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出，包括：
所述将所述反应时间差异，光强偏离值及光强偏离值的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出；
所述磁场传感器用来判断水下物体运动的地理方向。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测到扰流波的传感器包括加速度传感器与磁场传感器的组合，所述检测信号强度为所述加速度传感器检测到的加速度值；
所述将所述反应时间差异，检测信号强度及检测信号强度的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出，包括：
所述将所述反应时间差异，加速度值及加速度值的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出:
所述磁场传感器用来判断水下物体运动的地理方向。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述输出包括以下至少一个参数：
水下物体的移动速度，水下物体的移动方向，水下物体的横截面积。
5.一种水下物体的检测装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取扰流波传感器阵列中多个地点检测到扰流波的传感器的反应时间差异,检测信号强度以及检测信号强度的差异；
参数确定模块，用于将所述反应时间差异,检测信号强度及检测信号强度的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出，所述输出包括发出扰流波的水下物体的参数；所述水下物体检测模型是根据多组样本数据建立的，每组样本数据包括水下物体的参数、水下物体运动产生的扰流波参数以及扰流波的检测信号。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述检测到扰流波的传感器包括光学传感器与磁场传感器的组合，所述检测信号强度为所述光学传感器检测到的光强偏离值；
所述参数确定模块用于：
所述将所述反应时间差异,光强偏离值及光强偏离值的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出；
所述磁场传感器用来判断水下物体运动的地理方向。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述检测到扰流波的传感器包括加速度传感器与磁场传感器的组合，所述检测信号强度为所述加速度传感器检测到的加速度值；
所述参数确定模块用于：
所述将所述反应时间差异,加速度值及加速度值的差异作为水下物体检测模型的输入，获取所述水下物体检测模型的输出；
所述磁场传感器用来判断水下物体运动的地理方向。
8.根据权利要求5～7任一项所述的装置，其特征在于，所述输出包括以下至少一个参数：
水下物体的移动速度，水下物体的移动方向，水下物体的横截面积。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| AD01 | Patent right deemed abandoned |
Effective date of abandoning: 20190903 |
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| AD01 | Patent right deemed abandoned |