二次回波导致声呐假底的剔除方法、装置、设备和介质与流程

本发明涉及声呐假底剔除，特别是涉及一种二次回波导致声呐假底的剔除方法、装置、设备和介质。

背景技术：

1、水下声呐广泛应用于渔业以及科考活动，是进行海洋目标物探测的重要技术手段，对于声呐来讲，通过定向发射声呐并接收回声信号来判断水下环境，其中每发射一次声呐信号称为一ping，对于水底来说，由于密度相较于海水出现了较大的变化，因此会产生较强的回声信号，但由于水下环境的复杂性，海底回声信号在接收周期内可能经过多次反射被接收，从而形成假底。假底的出现不仅可能干扰底部的判断，还会对目标物的检测造成极大的影响。

2、在声呐用于水下目标物检测的初期，对于假底的判断与预防多是依靠经验判断，没有一套行之有效的方法。2002年海洋工程发表论文“false-bottom acoustic echo inmid water？a note on how to evaluate and prevent the interference”，提到了声呐中假底的预防方法，但该方法是在声呐探测阶段增加相邻两ping数据的时间间隔，从而预防假底回声，对于已经获取到的非实时离线数据假底数据并没能提供处理方案。之后，对假底的特征剔除研究较少，多为解决某一假底的实际问题，并没有总结出一种科学有效的处理方案。因此，需要一种方法能快速，准确识别出对应类型假底并剔除。

技术实现思路

1、基于上述问题，本发明提供一种二次回波导致声呐假底的剔除方法、装置、设备和介质。

2、第一方面，本发明实施例提供一种二次回波导致声呐假底的剔除方法，包括：

3、采集声呐数据；

4、解析声呐数据得到回声矩阵；

5、根据声呐成像原理和二次回波假底形成原理筛选出能够剔除的假底类型的真实底部深度；

6、计算对应的假底出现位置；

7、确定假底出现位置的回声信号与预设阈值的大小关系；

8、若假底出现位置的回声信号大于预设阈值，使用多次滑窗法将假底回声信号剔除。

9、进一步地，上述一种二次回波导致声呐假底的剔除方法中，采集声呐数据是通过水声学仪器科学回声探测仪采集的。

10、进一步地，上述一种二次回波导致声呐假底的剔除方法中，解析声呐数据得到回声矩阵包括：

11、使用echoview软件读取声呐数据；

12、使用python解析数据得到一个i行j列的回声矩阵；

13、其中，回声矩阵的i行表示每ping信号返回i个目标强度数据，对应的为探测深度，j列表示声呐数据一共发出j次脉冲信号，每一列对应的为发出脉冲信号时的检测位置。

14、进一步地，上述一种二次回波导致声呐假底的剔除方法中，根据声呐成像原理和二次回波假底形成原理筛选出能够剔除的假底类型的真实底部深度满足以下条件：

15、

16、其中，d为真实底部深度，dmax为最大检测深度，v为声音在水中的传播速度，ti为两个声呐接收周期之间的时间间隔。

17、进一步地，上述一种二次回波导致声呐假底的剔除方法中，计算对应的假底位置是通过如下公式计算的：

18、

19、其中df为假底深度，d为真实底部深度，dmax为最大检测深度，v为声音在水中的传播速度，ti为两个声呐接收周期之间的时间间隔。

20、进一步地，上述一种二次回波导致声呐假底的剔除方法中，使用多次滑窗法之前还包括：分析回声信号确定滑窗次数。

21、进一步地，上述一种二次回波导致声呐假底的剔除方法中，使用多次滑窗法将假底回声信号剔除中对于每次滑窗法处理数据都有

22、dbij＝(dbi-mj+dbi-m+1j……+dbij……+dbi+m-1j+dbi+mj)/(2m+1)；

23、其中，dbij表示第i ping的第j个回声强度值，2m+1表示滑窗大小，将每次滑窗法得到的数值作为下一次滑窗的初始值，多次滑窗处理得到剔除假底后的回声强度信号。

24、第二方面，本发明实施例还提供一种二次回波导致声呐假底的剔除装置，包括：

25、采集模块：用于采集声呐数据；

26、解析模块：用于解析声呐数据得到回声矩阵；

27、筛选模块：用于根据声呐成像原理和二次回波假底形成原理筛选出能够剔除的假底类型的真实底部深度；

28、计算模块：用于计算对应的假底出现位置；

29、确定模块：用于确定假底出现位置的回声信号与预设阈值的大小关系；

30、剔除模块：用于若假底出现位置的回声信号大于预设阈值，使用多次滑窗法将假底回声信号剔除。

31、第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；

32、所述处理器通过调用所述存储器存储的程序或指令，用于执行如上所述任一项所述的一种二次回波导致声呐假底的剔除方法。

33、第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储程序或指令，所述程序或指令使计算机执行如上所述任一项所述的一种二次回波导致声呐假底的剔除方法。

34、本发明实施例的优点在于：本发明通过采集声呐数据；解析声呐数据得到回声矩阵；根据声呐成像原理和二次回波假底形成原理筛选出能够剔除的假底类型的真实底部深度；计算对应的假底出现位置；确定假底出现位置的回声信号与预设阈值的大小关系；若假底出现位置的回声信号大于预设阈值，使用多次滑窗法将假底回声信号剔除。本发明通过准确计算出假底位置，滑窗范围确定，对其它区域目标物检测不会造成影响，并且多次滑窗将假底回声信号均值化，能有效剔除假底回声信号，计算简单高效，同时经验证剔除效果明显。

技术特征：

1.一种二次回波导致声呐假底的剔除方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种二次回波导致声呐假底的剔除方法，其特征在于，所述采集声呐数据是通过水声学仪器科学回声探测仪采集的。

3.根据权利要求1所述的一种二次回波导致声呐假底的剔除方法，其特征在于，所述解析所述声呐数据得到回声矩阵包括：

4.根据权利要求1所述的一种二次回波导致声呐假底的剔除方法，其特征在于，所述根据声呐成像原理和二次回波假底形成原理筛选出能够剔除的假底类型的真实底部深度满足以下条件：

5.根据权利要求1所述的一种二次回波导致声呐假底的剔除方法，其特征在于，所述计算对应的假底位置是通过如下公式计算的：

6.根据权利要求1所述的一种二次回波导致声呐假底的剔除方法，其特征在于，使用多次滑窗法之前还包括：分析所述回声信号确定滑窗次数。

7.根据权利要求1所述的一种二次回波导致声呐假底的剔除方法，其特征在于，所述使用多次滑窗法将假底回声信号剔除中对于每次滑窗法处理数据都有

8.一种二次回波导致声呐假底的剔除装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储程序或指令，所述程序或指令使计算机执行如权利要求1至7任一项所述一种二次回波导致声呐假底的剔除方法。

技术总结
本发明涉及一种二次回波导致声呐假底的剔除方法、装置、设备和介质，该方法包括：采集声呐数据；解析声呐数据得到回声矩阵；根据声呐成像原理和二次回波假底形成原理筛选出能够剔除的假底类型的真实底部深度；计算对应的假底出现位置；确定假底出现位置的回声信号与预设阈值的大小关系；若假底出现位置的回声信号大于预设阈值，使用多次滑窗法将假底回声信号剔除。本发明通过准确计算出假底位置，滑窗范围确定，对其它区域目标物检测不会造成影响，并且多次滑窗将假底回声信号均值化，能有效剔除假底回声信号，计算简单高效，同时经验证剔除效果明显。

技术研发人员：戴阳,熊鑫泉,方辉,唐峰华,吴祖立,徐文杰,俞圣池,杨浩东,王永进,王忠秋
受保护的技术使用者：中国水产科学研究院东海水产研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8