兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (6): 1921-1932.doi: 10.12382/bgxb.2023.0250
李研赫1,2,3, 邹男1,2,3,*(), 张丽敏1,2,3, 刘冰4, 修贤1,2,3, 吴宗铮1,2,3, 傅可一1,2,3
收稿日期:
2023-03-24
上线日期:
2023-08-31
通讯作者:
基金资助:
LI Yanhe1,2,3, ZOU Nan1,2,3,*(), ZHANG Limin1,2,3, LIU Bing4, XIU Xian1,2,3, WU Zongzheng1,2,3, FU Keyi1,2,3
Received:
2023-03-24
Online:
2023-08-31
摘要:
目标入水产生的击水声信号形式复杂,在海洋尖刺干扰的影响下易造成漏报和虚警,当多目标不等间隔陆续入水,不同观测节点间同一目标的击水声信号难以正确关联。针对上述问题,提出一种多目标击水声信号关联方法。通过经验模态分解将检测到的瞬态信号分解为固有模态函数(Intrinsic Mode Function, IMF),并提取各阶IMF的频谱等特征,利用灰色关联分析,模糊C均值聚类两种算法实现多击水声信号的关联,为后续的分布式定位提供必要条件。仿真结果表明:当特征参数个数为6时,两种方法的目标关联正确率分别可达98%和87%;当测量节点个数为7时,两种方法的目标关联正确率分别可达95%和87%。仿真结果证明了本文方法的可行性和有效性。
中图分类号:
李研赫, 邹男, 张丽敏, 刘冰, 修贤, 吴宗铮, 傅可一. 多目标击水声信号特征关联方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(6): 1921-1932.
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时延/s | Q1 | Q2 | Q3 |
---|---|---|---|
0.53 | 2.32 | 2.25 | |
0.80 | 1.73 | 1.36 | |
1.55 | 0.60 | 2.01 |
表1 各观测节点接收目标信号时延
Table 1 Time delay table of target signal received by each observation node
时延/s | Q1 | Q2 | Q3 |
---|---|---|---|
0.53 | 2.32 | 2.25 | |
0.80 | 1.73 | 1.36 | |
1.55 | 0.60 | 2.01 |
P11 | P12 | P21 | P22 | P23 | P31 | P32 | P33 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
P11 | 1.000 | 0.692 | 0.902 | 0.637 | 0.572 | 0.570 | 0.900 | 0.688 |
P12 | 0.692 | 1.000 | 0.684 | 0.865 | 0.620 | 0.571 | 0.539 | 0.829 |
P21 | 0.902 | 0.684 | 1.000 | 0.644 | 0.569 | 0.566 | 0.924 | 0.688 |
P22 | 0.637 | 0.865 | 0.644 | 1.000 | 0.544 | 0.541 | 0.604 | 0.867 |
P23 | 0.572 | 0.620 | 0.569 | 0.544 | 1.000 | 0.752 | 0.561 | 0.607 |
P31 | 0.570 | 0.571 | 0.566 | 0.541 | 0.752 | 1.000 | 0.579 | 0.564 |
P32 | 0.900 | 0.539 | 0.924 | 0.604 | 0.561 | 0.579 | 1.000 | 0.557 |
P33 | 0.688 | 0.829 | 0.688 | 0.867 | 0.607 | 0.564 | 0.557 | 1.000 |
表2 灰色关联度
Table 2 Grey relational degree
P11 | P12 | P21 | P22 | P23 | P31 | P32 | P33 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
P11 | 1.000 | 0.692 | 0.902 | 0.637 | 0.572 | 0.570 | 0.900 | 0.688 |
P12 | 0.692 | 1.000 | 0.684 | 0.865 | 0.620 | 0.571 | 0.539 | 0.829 |
P21 | 0.902 | 0.684 | 1.000 | 0.644 | 0.569 | 0.566 | 0.924 | 0.688 |
P22 | 0.637 | 0.865 | 0.644 | 1.000 | 0.544 | 0.541 | 0.604 | 0.867 |
P23 | 0.572 | 0.620 | 0.569 | 0.544 | 1.000 | 0.752 | 0.561 | 0.607 |
P31 | 0.570 | 0.571 | 0.566 | 0.541 | 0.752 | 1.000 | 0.579 | 0.564 |
P32 | 0.900 | 0.539 | 0.924 | 0.604 | 0.561 | 0.579 | 1.000 | 0.557 |
P33 | 0.688 | 0.829 | 0.688 | 0.867 | 0.607 | 0.564 | 0.557 | 1.000 |
聚类划分 | 类内紧凑度 | 类间分离度 | 指标函数 |
---|---|---|---|
聚簇1:P11 聚簇2:P12 聚簇3:P22 聚簇4:P23 聚簇5:P31 聚簇6:P33 聚簇7:P21,P32 | 0.0247 | 0.3289 | 0.3536 |
聚簇1:P12 聚簇2:P22 聚簇3:P23 聚簇4:P31 聚簇5:P33 聚簇6:P11,P21,P32 | 0.0422 | 0.3269 | 0.3691 |
聚簇1:P12 聚簇2:P23 聚簇3:P31 聚簇4:P22,P33 聚簇5:P11,P21,P32 | 0.0852 | 0.3165 | 0.4017 |
聚簇1:P23 聚簇2:P31 聚簇3:P11,P21,P32 聚簇4:P12,P22,P33 | 0.1265 | 0.3063 | 0.4329 |
聚簇1:P12,P22,P33 聚簇2:P11,P21,P32 聚簇3:P23,P31 | 0.2264 | 0.2968 | 0.5232 |
聚簇1:P11,P12,P21, P22,P32,P33 聚簇2:P23,P31 | 0.2216 | 0.2859 | 0.5075 |
表3 聚类划分状态
Table 3 Clustering status
聚类划分 | 类内紧凑度 | 类间分离度 | 指标函数 |
---|---|---|---|
聚簇1:P11 聚簇2:P12 聚簇3:P22 聚簇4:P23 聚簇5:P31 聚簇6:P33 聚簇7:P21,P32 | 0.0247 | 0.3289 | 0.3536 |
聚簇1:P12 聚簇2:P22 聚簇3:P23 聚簇4:P31 聚簇5:P33 聚簇6:P11,P21,P32 | 0.0422 | 0.3269 | 0.3691 |
聚簇1:P12 聚簇2:P23 聚簇3:P31 聚簇4:P22,P33 聚簇5:P11,P21,P32 | 0.0852 | 0.3165 | 0.4017 |
聚簇1:P23 聚簇2:P31 聚簇3:P11,P21,P32 聚簇4:P12,P22,P33 | 0.1265 | 0.3063 | 0.4329 |
聚簇1:P12,P22,P33 聚簇2:P11,P21,P32 聚簇3:P23,P31 | 0.2264 | 0.2968 | 0.5232 |
聚簇1:P11,P12,P21, P22,P32,P33 聚簇2:P23,P31 | 0.2216 | 0.2859 | 0.5075 |
聚簇 | P11 | P12 | P21 | P22 | P23 | P31 | P32 | P33 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
聚簇1 | 0.0033 | 0.0073 | 0.0019 | 0.0498 | 0.9791 | 0.9800 | 0.0072 | 0.0241 |
聚簇2 | 0.0031 | 0.9836 | 0.0019 | 0.8809 | 0.0093 | 0.0090 | 0.0079 | 0.9493 |
聚簇3 | 0.9936 | 0.0091 | 0.9962 | 0.0693 | 0.0116 | 0.0110 | 0.9848 | 0.0266 |
表4 隶属度
Table 4 Subordination degree
聚簇 | P11 | P12 | P21 | P22 | P23 | P31 | P32 | P33 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
聚簇1 | 0.0033 | 0.0073 | 0.0019 | 0.0498 | 0.9791 | 0.9800 | 0.0072 | 0.0241 |
聚簇2 | 0.0031 | 0.9836 | 0.0019 | 0.8809 | 0.0093 | 0.0090 | 0.0079 | 0.9493 |
聚簇3 | 0.9936 | 0.0091 | 0.9962 | 0.0693 | 0.0116 | 0.0110 | 0.9848 | 0.0266 |
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