水下目标的声学监测方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明属于数据处理，应用于金融科技领域，尤其涉及一种水下目标的声学监测方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、水下目标的声学监测是一种通过接收和分析水下目标辐射或反射的声学信号来实现目标探测、识别与状态评估的技术手段，广泛应用于海洋资源开发、水产养殖监测、水下设备状态监控等领域。

2、在现有技术中，水下目标的声学监测主要面临以下几方面的困难和挑战。

3、一、水下环境噪声的强干扰导致目标信号难以辨识。水下环境是典型的强噪声环境，广泛存在风浪、水流等自然噪声，以及增氧机、水泵等人为活动噪声。这些环境噪声的声压级往往远高于水下目标发出的微弱声学信号（如鱼群摄食声），目标信号极易被环境噪声淹没。现有简单的能量阈值检测等方法无法有效区分目标信号与环境噪声，误报率较高。

4、以水产养殖保险场景为例，增氧机运转产生的机械噪声可达100db以上，而鱼群摄食声通常仅约40db至60db，摄食声等关键生物信号被完全淹没。保险机构难以通过声学监测远程核查养殖标的存活状态。

5、二、水下目标声学信号的非平稳性和复杂性增加了提取难度。水下目标的声学信号具有非平稳、时变性强等特点。鱼群摄食声会随行为状态、生理状况动态变化。采用固定参数的滤波手段难以适应目标信号的动态变化-参数过宽则噪声抑制不足，参数过窄则可能滤除目标信号。

6、以水产养殖保险场景为例，鱼群摄食行为在投喂时段与非投喂时段差异悬殊，同一鱼群在不同时段的声学特性明显不同，传统固定参数方法难以兼顾。

7、三、传统降噪手段对非平稳、宽频带噪声的适应性不足。现有降噪方法多针对特定类型和频带的噪声设计，对于水下环境中普遍存在的非平稳、宽频带噪声（如增氧机宽频机械噪声、水循环泵变频噪声），其降噪效果有限。当环境噪声的频谱或强度随时间变化时，传统方法性能显著下降，且部分方法在抑制噪声时可能破坏目标信号的原始特征。

8、以水产养殖保险场景为例，增氧机在启动、运行和停止过程中其噪声频谱动态变化，固定滤波系数的传统降噪手段无法自适应跟踪噪声变化，且当机械噪声与鱼群摄食声在频带重叠时，频域滤波难以在不损伤目标信号的前提下有效分离噪声。

9、四、现有其他水下监测手段存在固有局限。人工巡塘依赖主观经验，时效性差且无法连续监测；理化指标传感器仅监测环境参数而非目标本身的声学特性，且水质变化往往滞后于生物行为变化；水下光学摄像头在浑浊水体中成像效果极差，且视场覆盖范围有限。这些局限使得在许多场景下声学监测成为唯一可行的技术路径，而声学监测本身又面临上述噪声干扰的严峻挑战。

10、综上所述，如何在水下环境中有效提取水下目标的微弱声学信号，实现对水下目标状态的准确监测，是本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明提供一种水下目标的声学监测方法、装置、设备及存储介质，可以解决现有技术中难以在水下环境中有效提取水下目标的微弱声学信号，导致无法对水下目标的状态进行准确监测的技术问题。

2、第一方面，本发明提供了一种水下目标的声学监测方法，包括：

3、接收水下采集的声学信号；

4、对所述声学信号执行基于环境参考信号的自适应降噪处理，滤除所述声学信号中的环境噪声分量；

5、提取滤除所述环境噪声分量后的声学信号的声纹特征；

6、基于所述声纹特征，判定水下目标的行为态势信息。

7、第二方面，本发明提供了一种水下目标的声学监测装置，包括：

8、信号接收模块，用于接收水下采集的声学信号；

9、信号降噪模块，用于对所述声学信号执行基于环境参考信号的自适应降噪处理，滤除所述声学信号中的环境噪声分量；

10、特征提取模块，用于提取滤除所述环境噪声分量后的声学信号的声纹特征；

11、行为判定模块，用于基于所述声纹特征，判定水下目标的行为态势信息。

12、第三方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述水下目标的声学监测方法的步骤。

13、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述水下目标的声学监测方法的步骤。

14、可以理解的是，本发明通过对声学信号执行基于环境参考信号的自适应降噪处理，可以使降噪参数能够根据环境噪声的变化实时调整，这正是背景技术中传统固定滤波方法所不具备的能力。具体而言，环境参考信号提供了当前噪声的实时特征，自适应机制确保降噪参数可以跟随非平稳、宽频带噪声的动态变化，从而在不预先知晓噪声统计特性的前提下，实现对强背景噪声的动态抑制，使原本被淹没的微弱目标声学信号能够浮现出来，从而可以有效提取水下目标的微弱声学信号。

15、由于本发明方案在滤除声学信号中的环境噪声分量后，有效保留了声学信号中的微弱声学信号。这样，基于本发明方案进一步对声学信号处理，判定得到水下目标的行为态势信息的技术手段，使得最终对水下目标进行状态判定的准确率得到有效提升，从而解决了现有技术中难以在水下环境中有效提取水下目标的微弱声学信号，导致无法对水下目标的状态进行准确监测的技术问题。

1.一种水下目标的声学监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的水下目标的声学监测方法，其特征在于，所述接收水下采集的声学信号，包括：

3.根据权利要求1所述的水下目标的声学监测方法，其特征在于，所述提取滤除所述环境噪声分量后的声学信号的声纹特征，包括：

4.根据权利要求1所述的水下目标的声学监测方法，其特征在于，所述基于所述声纹特征，判定水下目标的行为态势信息，包括：

5.根据权利要求1所述的水下目标的声学监测方法，其特征在于，所述基于所述声纹特征，判定水下目标的行为态势信息，包括：

6.根据权利要求5所述的水下目标的声学监测方法，其特征在于，所述预设的多种行为态势模式包括摄食节奏的第一模式和第二模式；所述根据比对结果确定所述水下目标的行为态势信息，包括：

7.根据权利要求1所述的水下目标的声学监测方法，其特征在于，还包括：

8.一种水下目标的声学监测装置，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的水下目标的声学监测方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的水下目标的声学监测方法的步骤。