申请/专利权人：中国水产科学研究院珠江水产研究所

申请日：2023-08-29

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN116973922B

主分类号：G01S15/06

分类号：G01S15/06;G01S7/539

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2023.11.17#实质审查的生效;2023.10.31#公开

摘要：本发明公开了一种基于水声信号探测的水下生物分布特征分析方法，具体涉及声信号探测技术领域，本发明基于水下生物的水声信号频率和振幅以及不同声波入射频率水下生物的反向散射强度信息构建水下生物识别模型，将提取到的水下生物的水声信号频率、振幅以及不同声波入射频率的反向散射强度输入水下生物识别模型中进行水下生物信息识别，计算探测到的水下生物与水下生物识别模型中录入的生物信息的综合信息匹配度，综合信息匹配度最高的水域生物即为最终的输出结果，最终得出的生物信息匹配结果准确性得到了提高，对目标水域进行区域划分，将生物识别结果与子区域编号绑定，提高了后续数据调取速度。

主权项：1.一种基于水声信号探测的水下生物分布特征分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将需要进行水下生物分布信息探测的水域记为目标水域，确定探测起始位置后将目标水域划分为若干个子区域，分别记为a1、a2、......、an；S2：调取目标水域地理环境下预期存在的水下生物的水声信号频率和振幅以及不同声波入射频率水下生物的反向散射强度信息构建水下生物识别模型；S3：利用水声传感器在目标子区域的水下环境中采集水域生物的水声信号并对采集到的水声信号进行预处理，利用声呐探测器发射不同频率的声波并接收水域生物的反向散射信号对其进行预处理；S4：对经过预处理的水下生物的水声信号提取其频率和振幅信息，同时提取水域生物的反向散射强度参数信息；S5：将提取到的水下生物的水声信号频率、振幅以及不同声波入射频率的反向散射强度输入水下生物识别模型中进行水下生物信息识别，输出最终的识别结果；S6：在目标水域各个子区域进行水下生物信息识别，统计目标水域识别出来的生物类别和数目，调取目标水域地理环境下预期存在的水下生物种类信息和分布信息；S7：由目标水域的生物种类、数量以及预期存在的水域生物相关信息计算水域生物物种缺失率和综合水下生物分布异变系数；所述步骤S7的具体计算过程如下：S71、统计识别出来的水域生物种类ma，将目标水域地理环境下预期存在的水下生物种类记为mb，计算水域生物物种缺失率ym，具体计算公式为：S72、由识别出来的不同种类水域生物数量nai和目标水域表面积Sc计算每个种类水域生物实时分布密度ρci，具体计算公式为：由每个种类水域生物实时分布密度与预期水域生物的安全分布密度ρei对比计算不同种类水下生物分布差异度zti，具体计算公式为：计算预期不同种类水域生物的安全分布密度之间的最简比例系数，用λi表示，则有：基于计算出来的不同种类水域生物的安全分布密度最简比例系数λi和水下生物分布差异度zti计算综合水下生物分布异变系数ze，具体计算公式为：S8：基于水域生物物种缺失率和综合水下生物分布异变系数计算目标水域生态安全指数；所述步骤S8中计算目标水域生态安全指数Ws的具体计算公式为：ue为水下生物综合生长差异度，ka、kb为补偿系数，ka0、kb0；现提供一种水下生物综合生长差异度ue的具体计算方法，包括以下步骤：B1、对于接收到的水域生物反向散射强度qc，其数学表达式为：其中R为界面反射系数，he为声波入射频率，Le为探测的水域生物平均长度，Da为探测的水域生物半径，de为等效半径，＝LeDa即2倍的纵横比，σa为长度的标准差，具体计算公式为：Li为水域生物长度，vc为声速；B2、将同一水域生物在不同声波入射频率下的反向散射强度qci及其数学表达式列出，代入反向散射强度、界面反射系数、声波入射频率，以及声速具体值得到关于水域生物平均长度、水域生物纵横比、等效半径，以及水域生物长度标准差的参数方程，联立方程组，计算水域生物平均长度、水域生物纵横比、等效半径，以及水域生物长度标准差具体数值；B3、由预期水域生物生长参数信息得到水域生物平均长度、水域生物纵横比、等效半径，以及水域生物长度标准差预期值，分别记为Ly、Φy、dy，以及σy；B4、分别计算平均长度偏离度ζL、纵横比偏离度ζΦ、等效半径偏离度ζd，以及长度标准差偏离度ζσ，具体计算公式如下：B5、由计算出来的平均长度偏离度ζL、纵横比偏离度ζΦ、等效半径偏离度ζd，以及长度标准差偏离度ζσ计算水下生物综合生长差异度ue，具体计算公式为：j1、j2为指数调整参数，j10、j20。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国水产科学研究院珠江水产研究所 一种基于水声信号探测的水下生物分布特征分析方法

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