CN114114229B - 基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法及飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法及飞行器，该水下目标探测方法包括：获取水下目标的磁场数据，对水下目标的磁场数据进行分频段处理以获取静磁信号和轴频信号；对静磁信号进行小波去噪处理以获取静磁信号的第一时域信息和第一频域信息；对轴频信号进行滑窗傅里叶变换以获取轴频信号的第二时域信息和第二频域信息；基于探测平台所处的空间地磁场，根据静磁信号的第一时域信息和第一频域信息以及轴频信号的第二时域信息和第二频域信息判断是否存在水下目标。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中海洋地质干扰或近海磁场环境干扰较大时，磁探测虚警率高的技术问题。

Description

基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法及飞行器
技术领域
本发明涉及磁异常探潜技术领域，尤其涉及一种基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法及飞行器。
背景技术
磁异常探潜是目前应用最为广泛的非声学探潜技术。水下目标辐射的磁场物理特征可分为静磁异常和轴频磁异常。静磁异常指水下目标在背景地磁场环境下形成的电磁扰动，可实现大型铁磁质目标的探测，但静磁异常频段与地质干扰频段相近，当采取航空探测平台时，地质干扰有可能会被误认为静磁异常，造成虚警。轴频磁场是由水下目标的主轴和螺旋桨叶片转动调制腐蚀或防腐蚀电流而产生的以主轴转动频率(轴频)为基频的交变磁场，其原理是利用水下目标周围产生的低频辐射场与背景磁场之间的特征差异来实现水下目标探测，但是该信号强度较弱，在近海受城市磁场环境污染，探测效能急剧下降。
发明内容
本发明提供了一种基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法及飞行器，能够解决现有技术中海洋地质干扰或近海磁场环境干扰较大时，磁探测虚警率高的技术问题。
根据本发明的一方面，提供了一种基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法，水下目标探测方法包括：获取水下目标的磁场数据，对水下目标的磁场数据进行分频段处理以获取静磁信号和轴频信号；对静磁信号进行小波去噪处理以获取静磁信号的第一时域信息和第一频域信息；对轴频信号进行滑窗傅里叶变换以获取轴频信号的第二时域信息和第二频域信息；基于探测平台所处的空间地磁场，根据静磁信号的第一时域信息和第一频域信息以及轴频信号的第二时域信息和第二频域信息判断是否存在水下目标。
进一步地，根据静磁信号的第一时域信息和第一频域信息以及轴频信号的第二时域信息和第二频域信息判断是否存在水下目标具体包括：当探测平台处于陌生海域或无海磁地图的区域时，当第一时域信息与第二时域信息相等时，上报存在水下目标；当第一时域信息与第二时域信息不相等时，则在第一时域信息位置处，判断为地质干扰，不上报目标；在第二时域信息位置处，探测平台降低高度复飞搜索，重复上述步骤，直至同时获得目标的静磁信号及轴频信号，上报存在水下目标，或不再获得目标的轴频信号，上报不存在水下目标；当探测平台处于近港口海区时，当第一时域信息与第二时域信息相等时，上报存在水下目标；当第一时域信息与第二时域信息不相等时，根据海磁地图判断在第一时域信息位置处是否存在水下目标。
进一步地，第一时域信息包括多个第一时刻，第二时域信息包括多个第二时刻，根据静磁信号的第一时域信息和第一频域信息以及轴频信号的第二时域信息和第二频域信息判断是否存在水下目标具体包括：当探测平台处于陌生海域或无海磁地图的区域时，将多个第一时刻与多个第二时刻分别进行比对，当任一第一时刻与任一第二时刻相等时，上报存在水下目标；当任一第一时刻与多个第二时刻均不相等时，则在任一第一时刻位置处，判断为地质干扰，不上报目标；当任一第二时刻与多个第一时刻均不相等时，在任一第二时刻位置处，探测平台降低高度复飞搜索，重复上述步骤，直至同时获得目标的静磁信号及轴频信号，上报存在水下目标，或不再获得目标的轴频信号，上报不存在水下目标；当探测平台处于近港口海区时，当任一第一时刻与任一第二时刻相等时，上报存在水下目标；当任一第一时刻与多个第二时刻均不相等时，根据海磁地图判断在第一时刻位置处是否存在水下目标。
进一步地，在任一第二时刻位置处，探测平台降低高度复飞搜索具体包括：根据轴频信号的基频获取水下目标的转速；根据水下目标的转速与对应量级目标的航速的经验速度范围确定水下目标的速度；根据水下目标的速度确定搜索区域，探测平台降低高度并以任一第二时刻对应的位置为中心，在搜索区域内进行复飞搜索。
进一步地，水下目标的转速n可根据n＝f0*60/m来获取，其中，f0为轴频信号的基频，m水下目标的螺旋桨叶片个数。
进一步地，对水下目标的磁场数据进行分频段处理以获取静磁信号和轴频信号具体包括：将水下目标的静磁场频率范围设置为[1/(vf-Δv)],1/(vf+Δv)]，基于水下目标的静磁场频率范围对水下目标的磁场数据进行带通滤波以获取静磁信号；将水下目标的轴频信号的频率范围设置为0.5Hz至50Hz，基于水下目标轴频信号的频率范围对水下目标的磁场数据进行带通滤波以获取轴频信号，其中，1/(vf-Δv)为第一飞行边界阈值，1/(vf+Δv)为第二飞行边界阈值。
进一步地，对静磁信号进行小波去噪处理以获取静磁信号的第一时域信息和第一频域信息具体包括：选择小波基对静磁信号进行小波分解以获取去除不在静磁场频率范围内的优化静磁信号，优化静磁信号的频域信息即为第一频域信息；计算获取在第一频域信息内优化静磁信号的平均幅值，当优化静磁信号中任一信号的幅值高于平均幅值设定阈值时，记录任一信号的时域信息作为第一时域信息。
进一步地，小波基包括标准正交基、Harr小波或Meyer小波。
进一步地，对轴频信号进行滑窗傅里叶变换以获取轴频信号的第二时域信息和第二频域信息具体包括：对轴频信号进行时间窗长度为1s至10s的傅里叶变换，在时间t的尺度上进行滑窗计算，每次窗的重叠率为30％至50％，获取横轴为时间t，纵轴为频率f的磁场强度时频分析图，基于磁场强度时频分析图，当存在以频域特征为由以f0为基频及基频谐波组成的一簇线谱，时域特征为轴频信号的持续时间不超过A/(vf-Δv)的轴频信号时，记录轴频信号的第二时域信息，基频及基频谐波为第二频域信息，其中，1/(vf-Δv)为第一飞行边界阈值，A为磁探仪的轴频探测幅宽。
根据本发明的又一方面，提供了一种飞行器，飞行器使用如上所述的基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法进行水下目标探测。
应用本发明的技术方案，提供了一种基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法，该方法通过对目标磁场数据进行静磁和轴频特征的联合处理，利用提取目标静磁和轴频磁在时域、频域的不同特征，基于目标与噪声的多域别磁特征的差异化，可有效地剔除地质或环境引入的噪声干扰，提高水下目标的探测概率，降低虚警率，对显著提升水下目标探测预警能力具有重大意义。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的具体实施例提供的陌生海域或无海磁图时，基于静磁和轴频信息联合处理的探测方法流程图；
图2示出了根据本发明的具体实施例提供的近海岸基于静磁和轴频信息联合处理的探测方法流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
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布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1和图2所示，根据本发明的具体实施例提供了一种基于静磁和轴频信息联合处理的水下目标探测方法，该水下目标探测方法包括：获取水下目标的磁场数据，对水下目标的磁场数据进行分频段处理以获取静磁信号和轴频信号；对静磁信号进行小波去噪处理以获取静磁信号的第一时域信息和第一频域信息；对轴频信号进行滑窗傅里叶变换以获取轴频信号的第二时域信息和第二频域信息；基于探测平台所处的空间地磁场，根据静磁信号的第一时域信息和第一频域信息以及轴频信号的第二时域信息和第二频域信息判断是否存在水下目标。
应用此种配置方式，提供了一种基于静磁和轴频信息联合处理的水下目标探测方法，该方法通过对目标磁场数据进行静磁和轴频特征的联合处理，利用提取目标静磁和轴频磁在时域、频域的不同特征，基于目标与噪声的多域别磁特征的差异化，可有效地剔除地质或环境引入的噪声干扰，提高水下目标的探测概率，降低虚警率，对显著提升水下目标探测预警能力具有重大意义。
具体地，在本发明中，为了实现水下目标探测，首先需要对磁场数据进行分频段处理。作为本发明的一个具体实施例，利用飞行探测平台上装载的磁探仪采集磁场数据s(t)，t为时间，采样率为fs。静磁场的频率范围依据探测载体的飞行速率确定，假设飞行速度为vf±Δv，且水下目标航行速度为vm，考虑vf＞＞vm，则目标的静磁场频率范围为[1/(vf-Δv)],1/(vf+Δv)]，基于水下目标的静磁场频率范围对水下目标的磁场数据s(t)进行带通滤波以获取静磁信号，滤波后的静磁信号为sj(t)，其中，1/(vf-Δv)为第一飞行边界阈值，1/(vf+Δv)为第二飞行边界阈值。轴频磁场的基频频率范围和水下目标的螺旋桨转速以及叶片个数有关，一般轴频的基频及其谐波的频率范围为0.5Hz至50Hz，因此基于水下目标轴频信号的频率范围对水下目标的磁场数据s(t)进行带通滤波以获取轴频信号，滤波后的轴频信号为sz(t)。
进一步地，在获取了低频段的静磁信号sj(t)之后，需要对低频段的静磁信号sj(t)进行小波去噪处理，获得静磁信号时域和频域信息。在本发明中，对静磁信号进行小波去噪处理以获取静磁信号的第一时域信息和第一频域信息具体包括：选择小波基对静磁信号进行小波分解以获取去除不在静磁场频率范围内的优化静磁信号，优化静磁信号的频域信息即为第一频域信息；计算获取在第一频域信息内优化静磁信号的平均幅值，当优化静磁信号中任一信号的幅值高于平均幅值设定阈值时，记录任一信号的时域信息作为第一时域信息。
作为本发明的一个具体实施例，根据静磁数据处理经验，选择一组小波基(例如标准正交基、Harr小波或Meyer小波)对静磁信号sj(t)进行小波分解，获得去除其他频段噪声的优化静磁信号sjw(t)，优化静磁信号的频域信息即为第一频域信息，计算在第一频域信息内优化静磁信号sjw(t)的平均幅值，当优化静磁信号中任一信号的幅值高于平均幅值3dB以上时，记录任一信号的时域信息作为第一时域信息，时间记录为第一时刻tj。
进一步地，在获得了静磁信号的时域和频域信息之后，需要对高频段数据进行滑窗傅里叶变换，获取轴频信号时域和频域信息。在本发明中，对轴频信号进行滑窗傅里叶变换以获取轴频信号的第二时域信息和第二频域信息具体包括：对轴频信号进行时间窗长度为1s至10s的傅里叶变换，在时间t的尺度上进行滑窗计算，每次窗的重叠率为30％至50％，获取横轴为时间t，纵轴为频率f的磁场强度时频分析图，观察磁场强度时频分析图，当存在以频域特征为由以f0为基频f0及基频谐波组成的一簇线谱，时域特征为轴频信号的持续时间不超过A/(vf-Δv)的轴频信号时，记录轴频信号的第二时域信息，同时满足以上条件的时刻记为第二时刻tz，基频及基频谐波为第二频域信息，其中，1/(vf-Δv)为第一飞行边界阈值，A为磁探仪的轴频探测幅宽。
进一步地，在获取了静磁信号的第一时域信息和第一频域信息以及轴频信号的第二时域信息和第二频域信息之后，即可基于探测平台所处的空间地磁场，根据静磁信号的第一时域信息和第一频域信息以及轴频信号的第二时域信息和第二频域信息判断是否存在水下目标。在本发明中，根据静磁信号的第一时域信息和第一频域信息以及轴频信号的第二时域信息和第二频域信息判断是否存在水下目标具体包括：当探测平台处于陌生海域或无海磁地图的区域时，当第一时域信息与第二时域信息相等时，上报存在水下目标；当第一时域信息与第二时域信息不相等时，则在第一时域信息位置处，判断为地质干扰，不上报目标；在第二时域信息位置处，探测平台降低高度复飞搜索，重复上述步骤，直至同时获得目标的静磁信号及轴频信号，上报存在水下目标，或不再获得目标的轴频信号，上报不存在水下目标；当探测平台处于近港口海区时，当第一时域信息与第二时域信息相等时，上报存在水下目标；当第一时域信息与第二时域信息不相等时，根据海磁地图判断在第一时域信息位置处是否存在水下目标。
作为本发明的具体实施例，第一时域信息包括多个第一时刻，第二时域信息包括多个第二时刻，根据静磁信号的第一时域信息和第一频域信息以及轴频信号的第二时域信息和第二频域信息判断是否存在水下目标具体包括：当探测平台处于陌生海域或无海磁地图的区域时，将多个第一时刻与多个第二时刻分别进行比对，当任一第一时刻与任一第二时刻相等时，上报存在水下目标；当任一第一时刻与多个第二时刻均不相等时，则在任一第一时刻位置处，判断为地质干扰，不上报目标；当任一第二时刻与多个第一时刻均不相等时，在任一第二时刻位置处，探测平台降低高度复飞搜索，重复上述步骤，直至同时获得目标的静磁信号及轴频信号，上报存在水下目标，或不再获得目标的轴频信号，上报不存在水下目标；当探测平台处于近港口海区时，当任一第一时刻与任一第二时刻相等时，上报存在水下目标；当任一第一时刻与多个第二时刻均不相等时，根据海磁地图判断在第一时刻位置处是否存在水下目标。
为了更加清楚地得知水下目标的判断准则，下面结合具体实施例说明如何根据静磁信号的第一时域信息和第一频域信息以及轴频信号的第二时域信息和第二频域信息判断是否存在水下目标。
在该实施例中，第一时域信息包括四个第一时刻，分别为tj1、tj2、tj3和tj4，第二时域信息包括两个第二时刻，分别为tz1和tz2，当磁探仪采集磁场数据s(t)为探测平台在陌生海域或无海磁地图的区域获得的磁场数据，即探测平台处于陌生海域或无海磁地图的区域时，将四个第一时刻tj1、tj2、tj3和tj4分别与两个第二时刻tz1和tz2进行比对，其中，当tj1＝tz1，tj3＝tz2时，上报在tj1及tj3时刻存在水下目标，并通过计算优化静磁信号sjw(tj)的信号能量强度推算探测平台与目标之间的距离r，
Figure GDA0004226533170000091
其中，B为距离水下目标1m位置处的磁矩大小，|sjw(tj)|为优化静磁信号sjw(tj)的信号能量强度。当tj2均不等于tz1和tz2时，则在tj2时刻不上报目标，判断该处为地质干扰；tj4均不等于tz1和tz2时，则在tj4时刻不上报目标，判断该处为地质干扰。当tz1与tj1、tj2、tj3和tj4均不相同时，在tz1时刻位置处，探测平台降低高度复飞搜索，重复上述步骤，直至同时获得目标的静磁信号及轴频信号，上报存在水下目标；或探测平台降低高度复飞搜索，复飞搜索后不再获得目标的轴频信号，则上报不存在水下目标。
当磁探仪采集磁场数据s(t)为探测平台在近港口海区获得的磁场数据，此时高频背景噪声受干扰大，当tj1＝tz1，tj3＝tz2时，上报在tj1及tj3时刻存在水下目标，并通过计算优化静磁信号sjw(tj)的信号能量强度推算探测平台与目标之间的距离r。当tj2均不等于tz1和tz2时，则根据海磁地图判断该位置为目标还是地质干扰，当海磁地图显示在tj2时刻所在的位置处存在地质干扰，则判定在位置为地质干扰；当海磁地图显示在tj2时刻所在的位置处不存在地质干扰，则判定在位置存在水下目标。同样地，当tj4均不等于tz1和tz2时，则根据海磁地图判断该位置为目标还是地质干扰，当海磁地图显示在tj4时刻所在的位置处存在地质干扰，则判定在位置为地质干扰；当海磁地图显示在tj4时刻所在的位置处不存在地质干扰，则判定在位置存在水下目标。一般来说，在近港口海区，只有当飞机飞的低或者目标下潜深度不大时，轴频信号有可能高于背景噪声，此时存在同时测到静磁信号和轴频信号。
进一步地，在本发明中，在任一第二时刻位置处，探测平台降低高度复飞搜索具体包括：根据轴频信号的基频获取水下目标的转速；根据水下目标的转速与对应量级目标的航速的经验速度范围确定水下目标的速度；根据水下目标的速度确定搜索区域，探测平台降低高度并以任一第二时刻对应的位置为中心，在搜索区域内进行复飞搜索。
具体地，在本发明中，根据轴频信号的基频获取水下目标的转速，水下目标的转速n可根据n＝f0*60/m来获取，其中，f0为轴频信号的基频，m水下目标的螺旋桨叶片个数。根据水下目标的转速n与对应量级目标的航速的经验速度范围确定水下目标的速度vm，令探测平台降低高度以位置dz为中心(dz为任一第二时刻tz对应的位置)，半径为vm*tm(tm为飞机由获知第二时刻与全部第一时刻均不相同的位置处飞回dz位置所需的时间)的区域进行降低高度复飞搜索。
根据本发明的另一方面，提供了一种飞行器，该飞行器使用如上所述的基于静磁和轴频信息联合处理的水下目标探测方法进行水下目标探测。由于本发明的水下目标探测方法通过对目标磁场数据进行静磁和轴频特征的联合处理，利用提取目标静磁和轴频磁在时域、频域的不同特征，基于目标与噪声的多域别磁特征的差异化，可有效地剔除地质或环境引入的噪声干扰，提高水下目标的探测概率，降低虚警率，对显著提升水下目标探测预警能力具有重大意义。因此，将其应用于飞行器中，能够极大地提高飞行器的工作性能。
为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1和图2对本发明所提供的基于静磁和轴频信息联合处理的水下目标探测方法进行详细说明。
如图1和图2所示，根据本发明的具体实施例提供了一种基于静磁和轴频信息联合处理的水下目标探测方法，该水下目标探测方法包括如下步骤。
步骤一，利用飞行探测平台上装载的磁探仪采集磁场数据s(t)，t为时间，采样率为fs。静磁场的频率范围依据探测载体的飞行速率确定，假设飞行速度为vf±Δv，且水下目标航行速度为vm，考虑vf＞＞vm，则目标的静磁场频率范围为[1/(vf-Δv)],1/(vf+Δv)]，基于水下目标的静磁场频率范围对水下目标的磁场数据s(t)进行带通滤波以获取静磁信号，滤波后的静磁信号为sj(t)，其中，1/(vf-Δv)为第一飞行边界阈值，1/(vf+Δv)为第二飞行边界阈值。轴频磁场的基频频率范围和水下目标的螺旋桨转速以及叶片个数有关，一般轴频的基频及其谐波的频率范围为0.5Hz至50Hz，因此基于水下目标轴频信号的频率范围对水下目标的磁场数据s(t)进行带通滤波以获取轴频信号，滤波后的轴频信号为sz(t)。
步骤二，根据静磁数据处理经验，选择一组小波基(例如标准正交基、Harr小波或Meyer小波)对静磁信号sj(t)进行小波分解，获得去除其他频段噪声的优化静磁信号sjw(t)，优化静磁信号的频域信息即为第一频域信息，计算在第一频域信息内优化静磁信号sjw(t)的平均幅值，当优化静磁信号中任一信号的幅值高于平均幅值3dB以上时，记录任一信号的时域信息作为第一时域信息，时间记录为第一时刻tj。在本实施例中，记录的第一时刻tj为两个，分别为tj1和tj2。
步骤三，对轴频信号进行滑窗傅里叶变换以获取轴频信号的第二时域信息和第二频域信息具体包括：对轴频信号进行时间窗长度为1s至10s的傅里叶变换，在时间t的尺度上进行滑窗计算，每次窗的重叠率为30％至50％，获取横轴为时间t，纵轴为频率f的磁场强度时频分析图，观察磁场强度时频分析图，当存在以频域特征为由以f0为基频f0及基频谐波组成的一簇线谱，时域特征为轴频信号的持续时间不超过A/(vf-Δv)的轴频信号时，记录轴频信号的第二时域信息，同时满足以上条件的时刻记为第二时刻tz，基频及基频谐波为第二频域信息，其中，1/(vf-Δv)为第一飞行边界阈值，A为磁探仪的轴频探测幅宽。在本实施例中，第二时刻tz为一个，即tz1。
步骤四，本实施例中，飞行探测平台上装载的磁探仪采集磁场数据s(t)为在陌生海域或无海磁地图的区域获得的磁场数据，其中，tj1＝tz1，上报在tj1时刻存在水下目标，并通过计算sjw(tj)的信号能量强度推算探测平台与目标之间的距离r，tj2≠tz1，则在tj2时刻不上报目标，判断该处为地质干扰。
综上所述，本发明提供了一种基于静磁和轴频信息联合处理的水下目标探测方法，在该方法中，探测平台首先通过低噪声高灵敏度的磁力仪获得水下目标的磁场信息，然后对磁场信息进行不同频段的解析，以获得水下目标的静磁和轴频特征，最后通过对这两种特征进行联合处理完成水下目标的复合探测，特别适用于以下工作情况：海洋地质干扰或近海磁场环境污染时，通过单一磁场信息判断水下目标会增加探测的虚警率或者降低探测概率。本发明所提供的水下目标探测方法与现有技术相比，其通过对目标磁场数据进行静磁和轴频特征的联合处理，利用提取目标静磁和轴频磁在时域、频域的不同特征，基于目标与噪声的多域别磁特征的差异化，可有效的剔除地质或环境引入的噪声干扰，提高水下目标的探测概率，降低虚警率，对显著提升水下目标探测预警能力具有重大意义。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法，其特征在于，所述水下目标探测方法包括：
获取水下目标的磁场数据，对水下目标的磁场数据进行分频段处理以获取静磁信号和轴频信号；
对所述静磁信号进行小波去噪处理以获取所述静磁信号的第一时域信息和第一频域信息；
对所述轴频信号进行滑窗傅里叶变换以获取所述轴频信号的第二时域信息和第二频域信息；
基于探测平台所处的空间地磁场，根据所述静磁信号的第一时域信息和第一频域信息以及所述轴频信号的第二时域信息和第二频域信息判断是否存在水下目标；根据所述静磁信号的第一时域信息和第一频域信息以及所述轴频信号的第二时域信息和第二频域信息判断是否存在水下目标具体包括：
当所述探测平台处于陌生海域或无海磁地图的区域时，当第一时域信息与第二时域信息相等时，上报存在水下目标；当第一时域信息与第二时域信息不相等时，则在所述第一时域信息位置处，判断为地质干扰，不上报目标；在所述第二时域信息位置处，探测平台降低高度复飞搜索，重复上述步骤，直至同时获得目标的静磁信号及轴频信号，上报存在水下目标，或不再获得目标的轴频信号，上报不存在水下目标；
当所述探测平台处于近港口海区时，当第一时域信息与第二时域信息相等时，上报存在水下目标；当第一时域信息与第二时域信息不相等时，根据海磁地图判断在所述第一时域信息位置处是否存在水下目标。
2.根据权利要求1所述的基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法，其特征在于，所述第一时域信息包括多个第一时刻，所述第二时域信息包括多个第二时刻，根据所述静磁信号的第一时域信息和第一频域信息以及所述轴频信号的第二时域信息和第二频域信息判断是否存在水下目标具体包括：
当所述探测平台处于陌生海域或无海磁地图的区域时，将多个所述第一时刻与多个所述第二时刻分别进行比对，当任一所述第一时刻与任一所述第二时刻相等时，上报存在水下目标；当任一所述第一时刻与多个所述第二时刻均不相等时，则在任一所述第一时刻位置处，判断为地质干扰，不上报目标；当任一所述第二时刻与多个所述第一时刻均不相等时，在任一所述第二时刻位置处，探测平台降低高度复飞搜索，重复上述步骤，直至同时获得目标的静磁信号及轴频信号，上报存在水下目标，或不再获得目标的轴频信号，上报不存在水下目标；
当所述探测平台处于近港口海区时，当任一所述第一时刻与任一所述第二时刻相等时，上报存在水下目标；当任一所述第一时刻与多个所述第二时刻均不相等时，根据海磁地图判断在所述第一时刻位置处是否存在水下目标。
3.根据权利要求2所述的基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法，其特征在于，在任一所述第二时刻位置处，探测平台降低高度复飞搜索具体包括：
根据所述轴频信号的基频获取所述水下目标的转速；根据所述水下目标的转速与对应量级目标的航速的经验速度范围确定所述水下目标的速度；根据所述水下目标的速度确定搜索区域，探测平台降低高度并以任一所述第二时刻对应的位置为中心，在所述搜索区域内进行复飞搜索。
4.根据权利要求3所述的基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法，其特征在于，所述水下目标的转速n可根据n＝f0*60/m来获取，其中，f0为所述轴频信号的基频，m所述水下目标的螺旋桨叶片个数。
5.根据权利要求1所述的基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法，其特征在于，对水下目标的磁场数据进行分频段处理以获取静磁信号和轴频信号具体包括：将水下目标的静磁场频率范围设置为[1/(vf-Δv)],1/(vf+Δv)]，基于所述水下目标的静磁场频率范围对水下目标的磁场数据进行带通滤波以获取静磁信号；将水下目标的轴频信号的频率范围设置为0.5Hz至50Hz，基于所述水下目标轴频信号的频率范围对水下目标的磁场数据进行带通滤波以获取轴频信号，其中，1/(vf-Δv)为第一飞行边界阈值，1/(vf+Δv)为第二飞行边界阈值。
6.根据权利要求1所述的基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法，其特征在于，对所述静磁信号进行小波去噪处理以获取所述静磁信号的第一时域信息和第一频域信息具体包括：选择小波基对所述静磁信号进行小波分解以获取去除不在静磁场频率范围内的优化静磁信号，所述优化静磁信号的频域信息即为第一频域信息；计算获取在所述第一频域信息内所述优化静磁信号的平均幅值，当所述优化静磁信号中任一信号的幅值高于所述平均幅值设定阈值时，记录所述任一信号的时域信息作为第一时域信息。
7.根据权利要求6所述的基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法，其特征在于，所述小波基包括标准正交基、Harr小波或Meyer小波。
8.根据权利要求1所述的基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法，其特征在于，对所述轴频信号进行滑窗傅里叶变换以获取所述轴频信号的第二时域信息和第二频域信息具体包括：对所述轴频信号进行时间窗长度为1s至10s的傅里叶变换，在时间t的尺度上进行滑窗计算，每次窗的重叠率为30％至50％，获取横轴为时间t，纵轴为频率f的磁场强度时频分析图，基于所述磁场强度时频分析图，当存在以频域特征为由以f0为基频及基频谐波组成的一簇线谱，时域特征为轴频信号的持续时间不超过A/(vf-Δv)的轴频信号时，记录所述轴频信号的第二时域信息，所述基频及基频谐波为所述第二频域信息，其中，(vf-Δv)为第一飞行边界阈值，A为磁探仪的轴频探测幅宽。
9.一种飞行器，其特征在于，所述飞行器使用如权利要求1至8中任一项所述的基于静磁和轴频联合处理的水下目标探测方法进行水下目标探测。
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