Синтез алгоритма классификации подводных объектов на основе анализа спектров их шумов

Аннотация

В последнее время возросла угроза безопасности гидротехнических объектов, что требует создания новых и совершенствования существующих систем гидроакустического мониторинга. Необходимость снижения вероятности ложной тревоги в таких системах актуализирует вопросы разработки оптимального алгоритма классификации подводных объектов по их гидроакустическому полю. Известные алгоритмы классификации ориентированы на постобработку гидроакустической информации, обладают высокой вычислительной сложностью и не могут быть реализованы в устройствах с ограниченными вычислительными ресурсами. В работе описывается разработка алгоритма для распознавания и классификации гидроакустических шумов техногенного и биологического происхождения за счет использования значимых спектральных признаков. Решение задачи классификации подводных объектов основано на использовании математического аппарата теории нечётких множеств. В качестве математической модели блока классификации измерительного узла (буя) используется нечёткое отношение, которое описывает ситуацию классификации подводных объектов по спектру их шума. Эффективность алгоритма классификации оценивается при помощи пакета Fuzzy Logic Toolbox, входящего в состав системы Matlab. В представленном алгоритме классификации в качестве классификационных признаков используются гармонические составляющие спектра шума подводного объекта. Алгоритм имеет невысокую вычислительную сложность и может быть легко реализован в измерительном узле системы гидроакустического мониторинга. Использование в алгоритме математического аппарата теории нечётких множеств делает его не критичным к размерности вектора классификационных признаков. Представленный алгоритм классификации может быть реализован в радиогидроакустическом буе на микроконтроллерах или ПЛИС, что будет способствовать снижению вероятности ложной тревоги, увеличению скрытности и времени работы буя.