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水下目标UPF联合拓展PCRLB的近似最优定位精度建模

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控制与决策 2024年

作者：罗成名刘子卓窦子程费永帅梅宇航王彪江苏科技大学海洋学院河海大学江苏省输配电装备技术重点实验室

考虑到水下目标定位过程存在通信和采样中的不确定性,叠加含噪定位网络解算引入的额外误差,如何求解长航时水下目标定位误差方差下界用于评估定位性能至关重要.针对水下目标机动运行定位精度不稳定的问题,采用无迹粒子滤波与拓展后验克... 详细信息

考虑到水下目标定位过程存在通信和采样中的不确定性,叠加含噪定位网络解算引入的额外误差,如何求解长航时水下目标定位误差方差下界用于评估定位性能至关重要.针对水下目标机动运行定位精度不稳定的问题,采用无迹粒子滤波与拓展后验克拉美罗估计,开展水下目标长航时近似最优精度建模与评估.首先,考虑水下多参量非线性模型容易引起滤波退化,采用无迹粒子滤波对水下目标状态进行估计;其次,利用泰勒级数展开求解水下目标预测状态的近似逼近;然后,将滤波估计得到的状态值与近似估计得到的期望和方差,集成到水下目标三维拓展后验克拉美罗估计中;最后,开展了无迹卡尔曼滤波0阶到2阶、粒子滤波、最大最小粒子滤波、无迹粒子滤波0阶到2阶与理论最优估计值的比较,所提模型长航时目标位置和速度近似后验克拉美罗估计值能够逼近理论值，可用于水下目标长航时定位性能分析.

关键词：水下目标无迹粒子滤波定位建模后验克拉美罗下界定位精度近似最优

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水下目标物侧扫声呐图像自动识别

港口航道与近海工程 2024年第2期61卷 85-88,99页

作者：吴彬方振上海达华测绘科技有限公司上海201208

为解决现有港航工程、海洋工程建设中采用侧扫声呐进行水下目标检测和识别方法的局限性问题,通过引入YOLOV3深度学习方法,利用人工标记的侧扫声呐图像对深度神经网络进行训练和测试,检测水下沉船目标;采用转移学习方法,利用预先训练好... 详细信息

为解决现有港航工程、海洋工程建设中采用侧扫声呐进行水下目标检测和识别方法的局限性问题,通过引入YOLOV3深度学习方法,利用人工标记的侧扫声呐图像对深度神经网络进行训练和测试,检测水下沉船目标;采用转移学习方法,利用预先训练好的卷积神经网络对侧扫声呐数据进行特征提取、感兴趣区域(ROI)汇聚、目标定位和分类,实现目标自动检测和识别,提高了效率,且目标检测的平均识别精度达到88%。

关键词：水下目标侧扫声呐图像深度学习迁移学习自动识别

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基于改进YOLOv5的水下目标检测模型

现代计算机 2024年第7期30卷 1-8,63页

作者：张征鑫张笃振江苏师范大学计算机科学与技术学院徐州221116

在复杂的深海环境中,精准地检测和识别目标是海洋探索和保护的关键。此研究对YOLOv5目标检测算法进行了优化,以提升水下目标的检测效果和效率。为了增强模型的特征提取能力,对YOLOv5的关键卷积结构——C3模块进行了替换。此外,引入SEAtt... 详细信息

在复杂的深海环境中,精准地检测和识别目标是海洋探索和保护的关键。此研究对YOLOv5目标检测算法进行了优化,以提升水下目标的检测效果和效率。为了增强模型的特征提取能力,对YOLOv5的关键卷积结构——C3模块进行了替换。此外,引入SEAttention模块,这种模块利用空间注意力机制,使模型更专注于重要目标的识别。评估时,采用EIoU作为标准以准确地衡量目标检测的表现。实验主要在DeepTrash数据集上进行,与原始YOLOv5相比,优化后的模型在精确度上提高了3.1个百分点,召回率提高了1.8个百分点,mAP@0.5提高了2.4个百分点。而且,优化后的模型参数量也减少了17.4个百分点,从而提升了计算效率。即使与最新的YOLOv8相比,优化后的模型也展现出了优越的性能。

关键词：水下目标目标检测注意力机制 YOLOv5 深度学习

基于双频成像声呐的内河航道水下目标探测方法试验

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中国水运 2024年第6期 88-90页

作者：吴怀立李豪重庆交通大学河海学院重庆400074

针对内河航道中在应急情况下的水下目标探测问题,本文利用双频成像声呐开展水下目标物的成像试验,基于试验所获取的水下目标物声学图像的特点,结合三倍标准差阈值分割方法、形态学处理方法、边缘及角点检测方法,提出水下目标物所在区域... 详细信息

针对内河航道中在应急情况下的水下目标探测问题,本文利用双频成像声呐开展水下目标物的成像试验,基于试验所获取的水下目标物声学图像的特点,结合三倍标准差阈值分割方法、形态学处理方法、边缘及角点检测方法,提出水下目标物所在区域的距离及面积探测方法,结果显示,区域面积探测结果与实际情况误差为7.8%,水下目标实际布置距离在测算距离以内,该方法可为航道部门进行水下目标探测提供一定参考。

关键词：内河航道双频成像声呐水下目标探测方法

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基于遥感影像水下目标尾迹探测综述

现代防御技术 2024年第1期52卷 83-91页

作者：师俞晨核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室北京100029

水下目标识别技术在现代战争中发挥着重要的作用。随着遥感技术的发展,通过遥感手段检测尾迹识别水下目标是重点研究方向之一。简要介绍了水动力学尾迹和热尾迹,并且根据遥感影像分类讨论,分析了光学影像、合成孔径雷达(SAR)影像、热红... 详细信息

水下目标识别技术在现代战争中发挥着重要的作用。随着遥感技术的发展,通过遥感手段检测尾迹识别水下目标是重点研究方向之一。简要介绍了水动力学尾迹和热尾迹,并且根据遥感影像分类讨论,分析了光学影像、合成孔径雷达(SAR)影像、热红外影像尾迹识别技术的特点和算法,提出未来发展初步构想,梳理总结了应关注的重点技术方向,为水下目标探测发展提供参考。

关键词：尾迹水下目标目标检测目标识别遥感影像

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改进YOLOv3-SPP水下目标检测研究

计算机工程与应用 2023年第6期59卷 231-240页

作者：叶赵兵段先华赵楚江苏科技大学计算机学院江苏镇江212100

针对水下目标检测任务中图像模糊、背景复杂以及目标小而导致误检和漏检问题,提出一种改进YOLOv3-SPP的水下目标检测算法。利用UWGAN网络对水下原始图像进行恢复,采用Mixup方法增强数据,减少错误标签记忆;以YOLOv3-SPP网络结构为基础,... 详细信息

针对水下目标检测任务中图像模糊、背景复杂以及目标小而导致误检和漏检问题,提出一种改进YOLOv3-SPP的水下目标检测算法。利用UWGAN网络对水下原始图像进行恢复,采用Mixup方法增强数据,减少错误标签记忆;以YOLOv3-SPP网络结构为基础,增加网络预测尺度,提高小目标检测性能;引入CIoU边框回归损失,提高定位精度;利用K-Means++聚类算法,筛选最佳Anchor box。将改进YOLOv3-SPP算法在处理后的URPC数据集上进行实验,平均检测精度由79.58%提升到88.71%,速度为28.9FPS。结果表明,改进算法综合检测能力优于其他算法。

关键词：水下目标图像增强 YOLOv3-SPP UWGAN CIoU K-Means++

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布尔混沌调制激光雷达水下目标成像实验研究

半导体光电 2022年第5期43卷 999-1004页

作者：张鹏程王冰洁徐航刘丽李静霞太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室太原030024

在激光雷达的水下目标探测中,浑浊水体中悬浮颗粒对激光的吸收和散射作用,使得激光在水中的传输严重衰减。尤其是后向散射所造成的噪声会降低目标对比度甚至淹没信号回波。载波调制技术可以有效抑制后向散射,提高目标回波信号的信噪比... 详细信息

在激光雷达的水下目标探测中,浑浊水体中悬浮颗粒对激光的吸收和散射作用,使得激光在水中的传输严重衰减。尤其是后向散射所造成的噪声会降低目标对比度甚至淹没信号回波。载波调制技术可以有效抑制后向散射,提高目标回波信号的信噪比。文章将布尔混沌信号作为载波调制信号,基于其内禀高频强度调制特性,构建了布尔混沌调制激光雷达水下成像系统,并在实验室水箱环境下,对衰减系数不同的浑浊水体中的目标物体进行了三维成像实验研究,对比了不同水质中的目标物体三维成像效果。

关键词：激光雷达布尔混沌载波调制水下目标三维成像

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时域有限差分方法分析水下目标散射电场分布

实验室研究与探索 2023年第10期42卷 123-129页

作者：刘健郭元龙张庆一魏宝君刘学锋王殿生中国石油大学(华东)理学院山东青岛266580

水下目标的散射电场分布是水下电磁探测的重点研究方向。通过建立三维海水色散介质中时域有限差分电磁计算模型,对水下目标全空间电场强度的总场和散射场分布进行了系统的研究。结果表明,入射电磁波频率f变化会导致散射电场极值大小及... 详细信息

水下目标的散射电场分布是水下电磁探测的重点研究方向。通过建立三维海水色散介质中时域有限差分电磁计算模型,对水下目标全空间电场强度的总场和散射场分布进行了系统的研究。结果表明,入射电磁波频率f变化会导致散射电场极值大小及位置发生改变,整体幅值正比于■,且频率越低,散射电场极值位置距离目标越远;在目标电导率0~2 000 S/m区间内散射电场幅值增幅明显,而后变化趋于稳定,散射电场极值正比于ln σ。通过系统分析和计算,分析了水下散射电场幅值变化规律,探讨了频率和目标电导率对水下目标散射电场的影响,可为水下电磁探测应用提供理论参考。

关键词：时域有限差分方法散射电场色散介质水下目标

水下目标前向声散射探测的干涉声场畸变量分析与应用

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声学学报 2021年第6期46卷 939-949页

作者：何传林郑轶马远良齐鲁工业大学(山东省科学院)海洋仪器仪表研究所青岛266100 齐鲁工业大学(山东省科学院)海洋技术科学学院青岛266100 西北工业大学航海学院西安710072

前向声散射探测中的信直比SDR;能衡量目标前向散射波与直达波的相对大小,但未考虑两种波的干涉叠加。前向散射波与直达波实际上是干涉在一起的且很难分离,因而信直比在目标探测分析中难以直接应用。以信直比为基础并计入前向散射波与直... 详细信息

前向声散射探测中的信直比SDR;能衡量目标前向散射波与直达波的相对大小,但未考虑两种波的干涉叠加。前向散射波与直达波实际上是干涉在一起的且很难分离,因而信直比在目标探测分析中难以直接应用。以信直比为基础并计入前向散射波与直达波的干涉效果,引入了新的参量--干涉声场畸变量ΔFTL--并给出了理论计算公式。与SDR;相比,ΔFTL可以直接从声场数据中得到,在一定程度上具有不依赖先验信息的优势。以该公式为基础并结合千岛湖缩比目标探测试验数据,(1)通过估算几何扩展损失系数发现试验中的声波为球面波,结果与依据实测水文参数的射线声场模型仿真结果相符;(2)定量地证实了ΔFTL与目标穿越位置的对应关系,同时也证明了ΔFTL理论计算公式的有效性;(3)建立了一种新的直达波抑制效果评估方案,并完成了对自适应直达波抑制方法的效能评估。目标透声和航行姿态扰动对试验结果的影响可以忽略。分析结果表明:ΔFTL能够有效代替SDR,为开展前向声散射探测性能分析或直达波抑制效果评估提供理论参考。

关键词：前向散射波的干涉水文参数损失系数声散射水下目标 FTL 探测分析