問題與建議

當前存在的問題

水聲目標分類識別當前存在的問題可以歸納為以下?5?個方面。

水中目標聲特征受多種因素影響，發聲機理復雜，建模困難。水中目標輻射噪聲與自身的動力裝置、船體結構、目標的航行工況、觀測方位等密切相關，同時水中目標的輻射噪聲往往帶有很強的空間指向性；水聲目標散射回波特性包含了目標材料、外部結構特性、入射角度、探測信號波形、目標與觀測之間的運動態勢等多種信息。水下目標聲特性的影響因素如此龐雜，無論是基于理論分析還是基于數據測量統計分析，要全面掌握其產生機理、準確建立聲模型還需要大量而長期的投入。

高噪聲和強干擾的水聲環境制約了弱目標特征提取精度。聲吶在實際工作中需要識別分析的目標信號通常在?0?dB?以下，高價值水下目標的信噪比往往在?-10?dB?以下，同時還會接收到大量低價值的水面強干擾目標數據。因此，水聲目標識別屬于高噪聲和強干擾背景下的信號處理問題，其特征提取的準確性受信噪（干）比的嚴重制約。

復雜的水聲傳播信道和失配的接收系統均制約著目標聲特征的準確提取。一方面，目標輻射噪聲/回波信號在海洋環境中傳播，將受多次海面、海底界面的反射和散射以及暗流、內波的影響，同時海水介質對聲波的吸收等作用都會導致目標信號強度急速衰減，信噪比急速下降；海洋信道系統引起聲波產生時間擴展、頻散效應、頻譜強度周期性起伏等現象會導致目標聲特征畸變；海洋環境劇烈的時變空變特性會加劇海洋信道對聲特征的影響。另一方面，在信號處理過程中參數失配也會導致聲特征的畸變?；谠擃惖托旁氡?、特征畸變的目標信號，實現準確的特征提取是一個巨大的挑戰，很多情況下傳統的譜分析和時頻分析工具都無法獲取有效的目標特征。

水下目標類型多樣，不同類型目標的聲特征分布交叉重疊，可分性受限。一方面，水中常見目標包括水面艦船、潛艇、商用船只、魚雷、無人航行器等，其龐大的目標數量和多樣的目標類型為水下目標識別帶來了很大的困難。另一方面，聲吶目標識別需要區分的是不同功能類型的目標，然而由于不同類型目標的聲特性分布交叉重疊，甚至類內特征差異大于類別間的特性差異，這極大地增加了基于聲特性目標分類識別的難度。

代表性強、質量高的數據稀少，獲取代價高昂。代表性強、質量高的數據樣本對目標特征提取和識別新方法的提出以及性能驗證等都是必不可少的，但目前水聲目標的數據資源十分匱乏，有效的標注數據更加稀少。一方面，由于感興趣的水下目標數量少、目標運動速度慢且水聲信號傳播距離短，這些固有的低密度接觸特點使水聲目標數據收集困難，需要大規模的水聲試驗條件，耗費巨大，數據獲取代價十分高昂。另一方面，水下目標聲信號往往涉及國家軍事機密，其數據信息的測量、獲取、交流都受到嚴格的控制，也是水中目標數據信息稀少的原因之一。

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