(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 202211305789.2 (22)申请日 2022.10.24 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710000 陕西省西安市碑林区友谊西 路127号 (72)发明人 刘奇　李斌　罗剑　赵珂藜　 白龙龙　任振华　任华平　 (74)专利代理 机构 上海思真远达专利代理事务 所(特殊普通 合伙) 31481 专利代理师 李梅 (51)Int.Cl. G06K 9/00(2022.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种基于舰船磁场特性识别的微型探测系 统 (57)摘要 本发明公开了一种基于舰船磁场特性识别 的微型探测系统， 属于舰船目标识别领域， 包括 供电模块、 采集存储模块、 单片机、 识别结果传输 模块、 姿态水深采集模块以及触发模块； 本发明 通过构建支持向量机分类器， 能够对小样本信号 具有更强的学习性能和泛化能力， 识别准确率更 高， 且复杂程度低于人工神经网络， 相对神经网 络实时性更高， 且所需的嵌入式设备的内存也更 少， 更适合磁信号在嵌入式平台上使用， 有效提 升了舰船识别的效率。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115545083 A 2022.12.30 CN 115545083 A 1.一种基于舰船磁场特性识别的微型探测系统， 其特征在于， 包括供电模块、 采集存储 模块、 单片机、 识别结果传输模块、 姿态水深采集模块以及触发模块； 其中， 所述供电模块采用3.7V锂电池与电压转换芯片的方式获取其他模块所需的电 压， 并构建一 块供电板给其 他模块供电； 所述采集存储模块采用磁通门传感器和ADS1220芯片采集舰船的磁信号， 并采用SD卡 存储采集的舰船磁信号； 所述单片机用于对各子模块进行控制以及数据处 理； 所述识别结果传输模块用于通过 北斗短报文通信的方式传输识别结果； 所述姿态水深采集模块用于采集整个探测系统的姿态信息和水深信息； 所述触发模块用于 接收单片机控制指令， 并带动探测系统上浮至水面。 2.根据权利要求1所述的一种基于舰船磁场特性识别的微型探测系统， 其特征在于， 所 述供电模块供电具体方式如下： 所述3.7V电池电压经过LT1619芯片获得5V供电电压， 给识 别结果传输模块和触发模块供电； 所述3.7V电池电压经 过LM317芯片获得3.3V供电 电压， 给单片机供电； 所述3.3V正电压经过LTC1983ES6 ‑5芯片获得 ‑3.3V负电压， 3.3V正负电压给磁通门传 感器供电； 所述3.3V正负电压分别经过LTC1983ES6 ‑5芯片和LT 1964ES5‑BYP芯片得到正负2.5V供 电电压， 给AD S1220芯片供电。 3.根据权利要求1所述的一种基于舰船磁场特性识别的微型探测系统， 其特征在于， 所 述磁通门传感器为3轴传感器， 量 程为60 μT， 其具体用于将磁信号 转换为模拟信号； 所述ADS1220芯片为24位数模转换芯片， 负 责将模拟信号转换为数字信号， 并将数字信 号通过SPI发送给 单片机。 4.根据权利要求1所述的一种基于舰船磁场特性识别的微型探测系统， 其特征在于， 所 述单片机数据处 理具体步骤如下： 步骤一： 选取合适的电阻和电容在信号采集通道构成低通滤波器， 并对采集的舰船磁 信号进行硬件去 噪处理， 之后构建数字滤波器， 并按照舰船磁场的频率上限设定数字滤波 器的转折频率在1H z左右； 步骤二： 数字滤波器对舰船磁信号进行FIR滤波， 之后LMS 自适应滤波器接收滤波后的 舰船磁信号， 并对其进一步滤除有色噪声， 然后通过基准值加权函数完成当前阈值的更新， 并依据更新后的阈值对滤波后的舰船磁信号中的有用信息进行截取； 步骤三： 收集各种类型的舰船的结构信息和一般航速， 构建支持向量机分类器的训练 集和测试集， 确定支持向量机中核函数的类型和分类器的参数， 以训练集对其进 行训练， 并 用测试集和准确率评价训练结果以获取最优支持向量机分类 器； 步骤四： 之后根据舰船磁场的空间特性， 把舰船等效成一个均匀磁化的旋转椭球体， 并 以舰船坐标原 点o为舰船的中心； z轴正向为垂 直甲板并指向海面方向； x轴正向为 沿舰船首 尾并指向船头方向； y轴为垂直于xoz平面并指向右舷方向； 步骤五： 根据处理后的舰船磁信号， 用最小二乘法推算出相应的旋转椭球体模型的参 数， 通过椭球体的长轴、 短轴判断可能符合的船型， 再将 旋转椭球体与 识别模块位置的关系 以及通过特性曲线推算出舰船的吃水深度和航速等信息导入支持向量机分类器中， 并通过权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115545083 A 2支持向量机分类 器进一步推测出符合条件的船 型。 5.根据权利要求4所述的一种基于舰船磁场特性识别的微型探测系统， 其特征在于， 步 骤二中所述 LMS自适应滤波器权 矢量的迭代式具体公式如下： e(n)＝d(n) ‑y(n) (1) g(n)＝‑2e(n)x(n)≈Δ(n) (2) w(n+1)＝ w(n)‑μg(n)＝ w(n)+2 μe(n)x(n) (3) 式中， d(n)代表期望信号， y(n)代表输出信号， g(n)代表单个采样值平方误差序列的梯 度， x(n)代 表输入信号， Δ(n)代 表多个采样值平方误差序列平均的梯度； 步骤二中所述基准 值加权函数 具体计算公式如下： 式中， B(k‑1)代表更新前的阈值， B(k)代表更新后的阈值， α 代表 滤波后的采样 值， A(k)代表 加权系数， 和 分别为B(k‑1)和B(k)的方差， 其 中， A(k)取值大小由基准值更新速率N 决定， 一般为B(k‑1)到B(k)更新之间的N ‑1个数据点的平均值。 6.根据权利要求4所述的一种基于舰船磁场特性识别的微型探测系统， 其特征在于， 步 骤三中所述舰船类型 具体包括 运输船舶、 工程船舶、 渔业船舶、 工作船舶和军用船舶。 7.根据权利要求1所述的一种基于舰船磁场特性识别的微型探测系统， 其特征在于， 所 述识别结果传输模块分为 发送端和接收端， 其具体是由北斗核心板和发送、 接收天线组成， 且发送端以及接收端都带有北斗短报文民用三级卡， 并且 遵循RDSS通信协议。 8.根据权利要求1所述的一种基于舰船磁场特性识别的微型探测系统， 其特征在于， 所 述姿态水深采集模块具体采用JY901九轴姿态传感器和压力 传感器采集整个探测系统的姿 态信息和水深信息 。 9.根据权利要求1所述的一种基于舰船磁场特性识别的微型探测系统， 其特征在于， 所 述触发模块由电机与气囊组成， 其中， 触发模块通过单片机的I/O口控制电机运动， 使气囊 充满气体， 并通过气囊带动探测系统上浮至水面。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115545083 A 3