基于海豚听觉系统模型的水下目标识别

周 卓, 梁 红, 杨长生, 赵国贵

基于海豚听觉系统模型的水下目标识别

周 卓, 梁 红, 杨长生, 赵国贵

(西北工业大学 航海学院, 陕西 西安, 710072)

从目标的主动声呐回波中提取其特征信息是实现水下目标分类识别的有效手段。动物声呐在水下目标识别中表现出的优异性能为人工声呐提供了解决方法。文中以宽吻海豚喀啦信号作为主动声呐的发射信号,分别利用小波变换和海豚听觉系统模型2种方法提取了目标回波特征并作为支持向量机的输入进行分类。将通过海豚听觉系统模型得到的时谱图作为卷积神经网络的输入, 对目标进行分类识别。研究表明, 相比于小波变换方法, 利用基于海豚听觉系统模型的特征提取方法进行目标分类识别的效果更好; 结合卷积神经网络, 采用海豚喀啦信号结合海豚听觉系统模型在水下目标识别中可以获得更好的结果。

海豚喀啦信号; 海豚听觉系统; 目标分类识别

0 引言

很多动物的体内都有天然的回声定位系统, 例如蝙蝠、鲸鱼和海豚等。研究表明, 具有回声定位能力的动物有很高的目标分辨能力, 例如宽吻海豚能够发现几百米外的鱼群, 还能识别出不同的鱼群种类, 甚至可以分辨出黄铜、铝及塑料等不同的物质材料, 因此可以将海豚声呐的良好特性应用到人工声呐中, 为当前的目标分类识别方法提供新的思路。

1947年, Arthur McBride首次提出大西洋宽吻海豚可以通过回声定位水下物体, 之后多位科学家对海豚声呐系统展开了研究, 最终得出海豚可由头部发出声音, 然后接收回来的信号并对其进行处理的结论[1]。……