(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111679645.9 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 申请人 武汉工程大 学 (72)发明人 张天序　吕余海　谭建东　张庆辉　 杨成　张涛　王嘉伟　 (74)专利代理 机构 武汉华之喻知识产权代理有 限公司 42 267 专利代理师 刘娅婷　张彩锦 (51)Int.Cl. G01V 3/12(2006.01) G01V 3/38(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种杂波滤除和时间窗功率谱的水下目标 探测方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种杂波滤除和时间窗功率 谱的水下目标探测方法及系统。 其中， 该方法包 括如下步骤： 构建背景场数据库， 从背景场数据 库中获取待测海域n个区域的工频背景场数据C (t)bi； 获取载机搜索路径在待测海域搜索得到 的目标工频电磁场数据C(t)m， 根据目标工频电 磁场数据C(t)m和工频背景场数据C(t)bi， 计算得 到各区域杂波滤除后的工频电磁场数据C(t)； 将 工频电磁场数据C(t)通过功率谱函数计算得到 各区域的时间窗功率谱数据， 组成时间窗功率谱 序列； 根据载机搜索路径、 载机运动速度v以及扰 动持续时间T， 计算水下铁磁性目标所在区域的 位置R。 本发明能实现远距离、 大范围探测隐蔽于 海洋背景噪声下的水下铁磁性目标， 满足广阔海 域的探测需求。 权利要求书2页 说明书8页 附图9页 CN 114924326 A 2022.08.19 CN 114924326 A 1.一种杂波滤除和时间窗功率谱的水 下目标探测方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： (1)构建背景场数据库， 从所述背景场数据库中获取待测海域n个区域的工频背景场数 据C(t)bi； (2)获取载机搜索路径在所述待测 海域搜索得到的目标工频电磁场数据C(t)m， 根据所 述目标工频电磁场数据C(t)m和所述工频背景场数据C(t)bi， 计算得到各区域杂波滤除后的 工频电磁场数据C(t)； (3)将所述工频电磁场数据C(t)通过功率谱函数计算得到各区域的时间窗功率谱数 据， 组成时间窗功率谱序列； 其中， 所述功率谱函数为 式中， N表示工频电磁场信号长 度， ω表示频率， tx表示载机在各区域的搜索时间； (4)获取各区域时间窗功率谱数据中的扰动信号， 根据所述扰动信号持续出现的频率， 确定水下铁磁性目标 所在的区域； (5)根据载机搜索路径、 载机运动速度v以及扰动持续时间T， 计算水下铁磁性目标所在 区域的位置R。 2.根据权利要求1所述的杂波滤除和时间窗功率谱的水下目标探测方法， 其特征在于， 所述工频背景场数据C(t)bi为工频仿真背景场数据或工频实测背景场数据， 其中， 所述工频仿真背景场数据通过获取待测海域的经纬度坐标和介质层参数， 根据 预先构 建的工频电网偶极子群模型计算得到； 所述工频实测背景场数据通过载机搜索 路径在所述待测海域n个区域搜索得到的各频 率混叠的电磁场数据， 将所述各 频率混叠的电磁场数据通过短时傅里叶变换提取 得到。 3.根据权利要求2所述的杂波滤除和时间窗功率谱的水下目标探测方法， 其特征在于， 所述介质层参数包括空气层、 海洋层、 陆地层、 海床层、 电离层 对应的相对介电常数、 相对磁 导率和相对电导 率参数。 4.根据权利要求1所述的杂波滤除和时间窗功率谱的水下目标探测方法， 其特征在于， 在步骤(2)中， 所述工频电磁场数据C(t)的计算公式为： C(t)＝C(t)m‑kC(t)bi 式中， k表示经验系数， 取值小于1。 5.根据权利要求1所述的杂波滤除和时间窗功率谱的水下目标探测方法， 其特征在于， 在步骤(5)中， 所述水 下铁磁性目标 所在区域的位置R的计算公式为： R＝v×T。 6.根据权利要求1所述的杂波滤除和时间窗功率谱的水下目标探测方法， 其特征在于， 所述水下铁磁性目标包括水 下沉船或水 下机器人。 7.一种杂波滤除和时间窗功率谱的水 下目标探测系统， 其特 征在于， 包括： 背景场数据获取模块， 用于构建背景场数据库， 从所述背景场数据库中获取待测海域n 个区域的工频背景场数据C(t)bi； 电磁场数据计算模块， 用于获取载机搜索 路径在所述待测海域搜索得到的目标工频电 磁场数据C(t)m， 根据所述目标工频电磁场数据C(t)m和所述工频背景场数据C(t)bi， 计算得权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114924326 A 2到各区域杂波滤除后的工频电磁场数据C(t)； 功率谱序列计算模块， 用于将所述工频电磁场数据C(t)通过功率谱函数计算得到各区 域的时间窗功率谱数据， 组成时间窗功率谱序列； 其中， 所述功率谱函数为 式中， N表示工频电磁场信号长 度， ω表示频率， tx表示载机在各区域的搜索时间； 目标所在区域确定模块， 用于获取各区域时间窗功率谱数据中的扰动信号， 根据所述 扰动信号持续出现的频率， 确定水 下铁磁性目标 所在的区域； 目标所在位置计算模块， 用于根据 载机搜索路径、 载机运动速度v以及扰动持续 时间T， 计算水下铁磁性目标 所在区域的位置R。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114924326 A 3