矢量水听器潜标探测系统——上位机设计

摆烂中......上位机系统是一套基于4通道矢量水听器单潜标的目标监测上位机软件采用Qt框架开发集成了声学信号处理、GAHP目标智能分类、目标态势可视化等核心技术。系统通过TCP协议与下位机设备通信实时接收和处理水听器采集的声压通道CH1与三维振速通道CH2/Vx、CH3/Vy、CH4/Vz声学数据。下位机采集到频谱数据与矢量数据上传到上位机上位机提取六维频谱特征峰值频率、频谱重心、50–800 Hz能量占比、100–400 Hz能量占比、3 dB带宽、信号强度与方位稳定性参数构建实测特征向量通过与小型摩托艇和中小型船只的理想参考序列进行灰色关联分析计算加权关联度并判决目标类型同时融合检测置信度与方位角连续性综合评估目标存在概率。上位机系统可以分成三层数据采集层、算法处理层和应用展示层。其中数据采集层通过TCP协议与下位机建立连接接收频谱数据帧cmd0x10和矢量数据帧cmd0x20通过解析通道掩码、峰值频率、峰值幅度、RMS值、方位角、俯仰角、置信度、目标频率等参数算法处理层执行频谱分析、GAHP目标分类六维特征提取、AHP权重赋权、灰色关联度计算、阈值判决、方位角解缠绕与历史轨迹平滑应用展示层提供频谱曲线、LOFAR瀑布图、极坐标方位轨迹图、方位–时间解缠绕图BTR等多种可视化组件以及事件日志、GAHP识别详情、目标实时信息等辅助面板信息。图由豆包生成系统的数据处理可分为两条链路频谱链路与矢量链路。频谱链路接收2076字节的频谱帧cmd 0x10提取峰值频率、峰值幅度与有效值RMS连同513个频谱bins进行多通道频谱曲线绘制并生成LOFAR瀑布图同时计入接收数据率统计矢量链路是核心业务链路548字节的矢量帧cmd 0x20到达后解析得到方位角、俯仰角、置信度与目标频率绘制极坐标目标轨迹进行方位角解缠绕与历史轨迹显示并更新目标实时信息面板。以滑动窗口方式缓存频谱六维特征与方位稳定性参数通过AHP赋权与灰色关联分析每2秒执行一次GAHP分类判决输出小型摩托艇或中小型船只的识别结果及置信度最终驱动目标类型标签、置信度进度条、事件日志与详细分析文本的联动更新。图3-3系统的两条链路通信模块上下位机之间定义了三种帧上行的频谱帧0x10与矢量帧0x20下行的控制帧。所有帧均以0x55 0xA5两字节的帧头起始多字节float字段按小端序直接内存映射。频谱帧总长2076字节携带峰值参数与513点幅度谱帧结构见第二章内TCP帧格式。在上位机界面可在弹窗配置IP与端口号从而与下位机相连接如下图3-4所示。图3-4与下位机相连算法模块基于灰色层次分析法Grey-Analytic Hierarchy Process, GAHP的船只类型智能识别融合层次分析法AHP确定特征权重与灰色关联分析GRA计算序列相似度实现对小型摩托艇与中小型船只的自动分类与置信度评估。GAHP是一种将定性分析与定量计算相结合的多准则决策方法。在本系统中其基本思想是从频谱数据与矢量结果中提取能够区分不同船只类型的特征向量利用AHP确定各特征在识别决策中的权重构建参考序列理想船只的特征向量利用灰色关联分析计算实测特征序列与参考序列的关联度通过加权关联度与阈值裕量判决目标类型并输出综合置信度。参考上位机界面图3-6 接入高德API后上位机界面并非最终研发成果更加详细地等我中期答辩结束之后再发。