水聲信號(hào)處理中的多傳感器數(shù)據(jù)融合

李崢

摘要 一個(gè)時(shí)代如果想要進(jìn)步，那么就需要多多發(fā)展其科技技術(shù)。隨著傳感器技術(shù)的出現(xiàn)，人們對(duì)水底世界的認(rèn)識(shí)又上升了一個(gè)高度。而本篇論文會(huì)以水聲信號(hào)處理中的多傳感器數(shù)據(jù)融合為主題，來進(jìn)行分析和論述。我們主要分析的是水聲信號(hào)處理中的多傳感器數(shù)據(jù)融合的相關(guān)概念，發(fā)展歷程和使用的狀況。并且也會(huì)簡(jiǎn)析此種技術(shù)在使用的過程中所遇到的難題，這樣才能夠更好的促進(jìn)此種技術(shù)系統(tǒng)的改革和創(chuàng)新。

【關(guān)鍵詞】水聲信號(hào) 處理技術(shù) 傳感器 融合

人類一直都對(duì)水底的世界非常好奇，所以就開始研發(fā)各種設(shè)備去探測(cè)深海世界，而傳感器這種設(shè)備就是其中之一。但是隨著對(duì)水底探測(cè)深度的逐步加深，單個(gè)傳感器已經(jīng)不能滿足人們的需求，故近年來有開發(fā)了多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，來對(duì)其在水底傳回來的信號(hào)進(jìn)行綜合處理。伴隨著這種技術(shù)的進(jìn)步和普及，人類對(duì)水底世界的認(rèn)知又上升了一個(gè)高度。下面，本篇論文就先從水信號(hào)和傳感器的相關(guān)概念方面著手，來開啟對(duì)此種技術(shù)的論述。

1 水信號(hào)和傳感器的相關(guān)內(nèi)容和概念

1.1 水信號(hào)的概念

所謂的水信號(hào)其實(shí)就是利用水發(fā)生的聲波來進(jìn)行信息交流的過程。之前，我國的通信系統(tǒng)只是存在于陸地上或者空中的通訊，但是近年來，我國已經(jīng)將通信系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到了水下。

1.2 傳感器的相關(guān)內(nèi)容

傳感器的英文名稱叫做transducer/sensor，是一種用來對(duì)特定物體進(jìn)行檢驗(yàn)和測(cè)試的裝置。它能接收和感知特定物體的信息，并將所有的信息轉(zhuǎn)變成人們所能識(shí)別的信號(hào)傳出，進(jìn)而達(dá)到通訊暢通的目的，其實(shí)它就是一種特定的溝通橋梁。

傳感器這種裝置，具有智能化，系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化的特點(diǎn)。它所能應(yīng)用的領(lǐng)域有很多，如空中，陸地甚至是海下。它具有感知聲音，溫度，濕度和磁場(chǎng)等多種功能。因此，一個(gè)國家如果能夠快速的發(fā)展傳感器技術(shù)，那么其科技水平就會(huì)顯著提高。

2 水聲信號(hào)處理中的多傳感器數(shù)據(jù)融合的發(fā)展歷程

水聲信號(hào)處理中的，多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)起源20世紀(jì)中后期，開始時(shí)是應(yīng)用到軍事行業(yè)的，但是到目前為止，這種技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了多個(gè)領(lǐng)域，如航空，工業(yè)制造，智能系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)等。隨著這種技術(shù)的逐步進(jìn)步，我國的科技水平在顯著的提高，尤其在對(duì)水聲信號(hào)的處理方面。

以目前的狀況看來，多傳感器融合技術(shù)已經(jīng)成為了處理水聲信號(hào)的核心。其實(shí)這也是科技發(fā)展創(chuàng)新的必然結(jié)果。因?yàn)樗碌氖澜缡欠浅?fù)雜的，而人類是不可能做到長(zhǎng)期的潛入深海之中地，所以就只能靠傳感器技術(shù)來實(shí)現(xiàn)人類對(duì)海底世界的探知。但是起初，我國僅僅是用單傳感器去海底孤軍奮戰(zhàn)，而進(jìn)入到21世紀(jì)以來，我國已經(jīng)研發(fā)出了多傳感器融合技術(shù)，這種技術(shù)就大大提高了傳感器的工作效率，也提高了信息的準(zhǔn)確性。

3 水聲信號(hào)處理中的多傳感器數(shù)據(jù)融合的使用狀況

由于水聲信號(hào)的種類繁多，所以眾傳感器各自所肩負(fù)的責(zé)任也就不同。例如，有得傳感器可能是去做跟蹤任何，而有得則可能是去做檢測(cè)的任務(wù)。下面，就對(duì)多傳感器融合技術(shù)的具體使用情況進(jìn)行詳細(xì)說明。

3.1 使用多傳感器融合技術(shù)來探測(cè)水聲信號(hào)

之前，我國對(duì)于深海處的水聲信號(hào)并不能完全檢測(cè)到，因?yàn)槲覈膯蝹鞲衅骷夹g(shù)水平還較低，所以其探測(cè)的深度和廣度就較低。但是隨著多傳感器融合技術(shù)的出現(xiàn)，人類可以對(duì)水中很多微弱的聲音，進(jìn)行良好的探測(cè)和接收，并且能夠準(zhǔn)確的將其傳回到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。因此，這種技術(shù)在很大程度上，增強(qiáng)了我國海上的通訊能力。

隨著這種技術(shù)的出現(xiàn)，我國海軍對(duì)海域的保衛(wèi)工作也大大的降低了難度。這是由于，我國海軍可以通過多傳感器融合技術(shù)，對(duì)入侵我國海域的任何物體，做到提前的預(yù)知。進(jìn)而，我國海軍就能夠迅速地去判斷入侵目標(biāo)的形式和其可能的目的。從而，就在很大程度上提高了我國對(duì)海域的保衛(wèi)能力。

3.2 使用多傳感器融合技術(shù)來追蹤水聲信號(hào)

在之前的水下跟蹤系統(tǒng)中，是不能夠做到對(duì)海下的水聲目標(biāo)進(jìn)行立即追蹤的。因?yàn)橹暗乃赂櫹到y(tǒng)是單傳感器作戰(zhàn)系統(tǒng)，它是不能夠自行去確認(rèn)水下目標(biāo)的移動(dòng)方向的。但是，隨著多傳感器系統(tǒng)的應(yīng)用，在水下追蹤水聲信號(hào)的難題就得到了良好的解決。

多傳感器系統(tǒng)是采用的融合技術(shù)，不論是此系統(tǒng)中的那一臺(tái)傳感器感知到了水中的聲信號(hào)，它都可以做到即刻追蹤。這是由于，當(dāng)某一個(gè)傳感器感知到水下聲音信號(hào)的同時(shí)，它會(huì)將其感知到的信息立即傳回到多傳感器指揮系統(tǒng)。而指揮系統(tǒng)會(huì)立即給相應(yīng)的傳感器提供水聲信號(hào)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而就能夠做到及時(shí)的跟蹤。

3.3 使用多傳感器融合技術(shù)來識(shí)別水聲信號(hào)

近年來，我國的多傳感器融合技術(shù)已經(jīng)拓展到了識(shí)別水聲信號(hào)的領(lǐng)域，也就是說，如果有水聲信號(hào)傳來，那么多傳感器融合系統(tǒng)僅能夠?qū)@種水聲信號(hào)進(jìn)行甄別和鑒定，最終會(huì)給出具體的目標(biāo)特征和可能對(duì)應(yīng)的目標(biāo)群體。

這種自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)，在一定程度上幫助了我國的相關(guān)科學(xué)家，對(duì)海生生物的認(rèn)知范圍。此外，這種技術(shù)在海軍軍事領(lǐng)域應(yīng)用的也比較廣泛。因?yàn)楹＼娤嚓P(guān)人員，可以利用此系統(tǒng)去自動(dòng)判斷，進(jìn)入我國海港領(lǐng)域的是我過船只還是海外船只。從而也就提高了我國海上的防衛(wèi)能力。

4 總結(jié)

伴隨著科技的高速發(fā)展，我國的傳感器技術(shù)也在逐步的發(fā)生改革。到目前為止，我國在傳感器領(lǐng)域的最大突破就是多傳感器融合技術(shù)。這是由于，這種技術(shù)能夠極好的去探測(cè)、追蹤和識(shí)別水聲信號(hào)，進(jìn)而就可以擴(kuò)寬人類對(duì)海底生物的認(rèn)知范圍。此外，多傳感器融合技術(shù)在海軍軍事領(lǐng)域中也有所應(yīng)用，并且隨著此項(xiàng)技術(shù)在海軍軍事領(lǐng)域的使用，我國對(duì)海域的防衛(wèi)能力，也得到了明顯的提高。但是，我國的水聲信號(hào)處理中的多傳感器融合技術(shù)還是不夠完善，這就需要相關(guān)專家在今后繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新和改造。

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