相似网络构建与表征的水下声信号检测

来源：电子与信息学报杂志2024年第1期北京时间：

作者：张红伟, 王海燕, 闫永胜, 申晓红

单位：1.西北工业大学航海学院 西安 7100772.海洋声学信息感知工业和信息化部重点实验室(西北工业大学) 西安 7100723.陕西科技大学电子信息与人工智能学院 西安 710021

摘要：水下声信号检测在海洋防御系统中扮演着不可或缺的角色，同时也广泛应用于民用领域。然而，在没有目标信号先验信息的情况下，目前仍缺乏行之有效的水下声信号检测方法。为此，该文提出了一种新的算法—相似网络，以解决在复杂海洋背景下水下目标检测的难题。该方法结合了信息几何和复杂网络理论，通过将节点相似度度量问题转化为矩阵流形上的几何问题，测量不同时间尺度上数据之间的相似性，并构建时间序列数据的网络表示。同时还引入了图信号处理理论，以提取目标信号内部隐藏的动力学特性，从而实现无目标先验信息下的水下声信号检测。通过对仿真和实测数据的研究验证，证明了该方法的有效性。结果表明，相似网络方法优于现有的网络构建和目标信号被动检测方法，能够更有效地检测水下声信号，实现无目标先验信息下的水下声信号检测。

关键词：复杂网络, 信息几何, 相似网络, 声信号检测

基金资助：国家自然科学基金(62031021, 62271404, 62201439), 西北工业大学2023研究生创新基金(CX2023041)