水聲目標特征分析與識別技術
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主動目標特征提取方法
主動聲吶的目標特征提取是指運用信號分析或數據處理方法，從包含發射信號特征、傳輸信道特征和目標散射特征等的回波信號中，準確提取出反映目標物理本質的特征，即將高維的數據空間映射到較低維的特征空間。
材料特征的提取
回波信號時域波形的突變性質和目標表面的反射特性有關。例如，具有大面積光滑表面的目標，其產生的回波邊緣較為陡峭；而具有隨機起伏粗糙不平的表面或隨機分布的目標，會使回波邊緣較為模糊。在較近距離高信噪比條件下，通過波形邊緣的準確提取，可有效分析目標表面的材料特質；而在遠距離低信噪比或強混響干擾條件下，回波的到達前沿淹沒于復雜、強烈的背景干擾中，需要通過更精細的波形設計及處理來分析提取目標的材料特性。對于線性調頻回波信號的頻域特性，可利用目標回波的亮點模型并通過分數傅里葉變換以實現剛性和彈性散射體差異特征的提取。
幾何特征的提取
目標的幾何特征可由目標回波的亮點結構來體現，亮點結構尤其適用于對大尺寸的軍用目標（如水面艦艇和潛水艇等）進行分析。不同亮點在聲軸上相互錯開，形成沿時間分布的特征。當入射-反射方位發生變化時，亮點之間的相對距離和聲程隨之變化。
通常利用匹配濾波方法、通過脈沖壓縮從回波信號中提取目標各亮點的相對時延差。由于發射信號的固有屬性即時間分辨率的限制以及旁瓣干擾的影響，利用常規匹配濾波方法準確估計主動目標的弱幾何散射信號的時延非常困難。針對這個問題，一方面通過發射信號的優化設計以提高信號的時間分辨率，如使用由若干個子脈沖組成的組合脈沖，選擇合適的組合脈沖個數，即可在保證頻率分辨率一定的條件下，獲得所需的時間分辨率，以有效提高目標幾何特征提取的精度。另一方面需改善回波信號的處理方法，如利用目標速度參數對發射信號進行壓縮或擴張預畸變，重構與回波信號匹配度更高的拷貝信號。
運動特征的提取
目標的運動特征主要體現為多普勒頻移，利用頻率估計方法、通過求取接收信號和發射信號的頻率差，可直接求得目標的相對運動速度。對于單頻信號，進行?FFT?處理并由此估計目標速度簡單易行，而直接對寬帶信號進行頻率偏移估計則比較困難。針對這個問題，使用密集-稀疏復合方法可產生低旁瓣和高精度的距離-多普勒圖像，通過改進基于擴展不變性原理的加權最小二乘法，能獲得精確的目標位置和速度估計。對于將線性調頻信號作為發射信號的情況，利用分數階傅里葉變換方法和寬帶模糊度函數可估計目標速度，并能從混響背景中分辨出真實目標。