一種時頻聯(lián)合式信號起伏對齊檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種時域聯(lián)合式信號起伏對齊檢測方法，包括：對所接收的原始信號進行時域自適應噪聲抵消處理，得到時域濾波輸出信號；對時域濾波輸出信號做正交解析變換，得到復解析信號；復解析信號中求取瞬時特征量，利用所求取的瞬時特征量表示復解析信號；對瞬時特征量做起伏相關(guān)處理，得到起伏干擾因子；利用起伏干擾因子替代用瞬時特征量表示的復解析信號中的特征參數(shù)，得到對起伏相位做了對齊補償處理的信號。本發(fā)明通過引入自適應濾波思想，有效利用周期目標信號的時間相關(guān)半徑遠大于寬帶干擾噪聲的時間相關(guān)半徑，提高了低輸入信噪比條件下弱目標的檢測性能。
【專利說明】一種時頻聯(lián)合式信號起伏對齊檢測方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水聲信號處理領(lǐng)域，特別涉及一種時域聯(lián)合式信號起伏對齊檢測方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水聲信號檢測處理是當前信號與信息處理領(lǐng)域最為活躍的方向之一，在水下通信、遙測、遙控、水中兵器和海洋開發(fā)等軍用民用領(lǐng)域中都有重要的應用。海洋考查、水下資源開發(fā)、助漁、避碰、導航乃至海洋和大氣環(huán)流監(jiān)控監(jiān)測等都直接或間接用到水中探測技術(shù)；而聲吶系統(tǒng)對艦船目標的探測、定位和識別，對水中兵器的遠程遙控和遙測，以及艦船目標之間的通信聯(lián)絡和數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋家趶姶蟮暮Ｑ蟓h(huán)境噪聲中檢測到達的微弱信號。
[0003]然而由于聲源本身特性、多徑干擾、波浪及海水溫度微結(jié)構(gòu)等原因，使得海洋表面會經(jīng)常呈現(xiàn)波浪、涌或漣漪之類的不平整性，這種不平整表面使聲波在海面的反射中引進了隨機反射或漫反射成分，從而引起海水介質(zhì)中傳播的聲信號在幅度和相位上總是充滿起伏的，而且起伏較大也較快。現(xiàn)有技術(shù)中的水聲信號檢測方法都沒有考慮這種目標輻射噪聲和背景的起伏效應給目標信號檢測所帶來的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的水聲信號檢測方法沒有考慮目標輻射噪聲和背景的起伏效應給目標信號檢測所帶來的影響的缺陷，從而提供一種能夠增強在起伏不確定海洋信道下的目標識別能力的水聲信號檢測方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種時域聯(lián)合式信號起伏對齊檢測方法，包括:
[0006]步驟I)、對所接收的原始信號進行時域自適應噪聲抵消處理，得到時域濾波輸出
信號;
[0007]步驟2)、對步驟I)所得到的時域濾波輸出信號做正交解析變換，得到復解析信號;
[0008]步驟3)、從步驟2)所得到的復解析信號中求取瞬時特征量，利用所求取的瞬時特征量表示步驟2)所得到的復解析信號；
[0009]步驟4)、對步驟3)所得到的瞬時特征量做起伏相關(guān)處理，得到起伏干擾因子；
[0010]步驟5)、利用步驟4)得到的起伏干擾因子替代步驟3)得到的用瞬時特征量表示的復解析信號中的特征參數(shù)，得到對起伏相位做了對齊補償處理的信號。
[0011]上述技術(shù)方案中，還包括:
[0012]步驟6)、計算步驟5)所得到的信號的輸出功率。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述的步驟I)包括:
[0014]步驟1-1)、對所接收的原始信號做去相關(guān)延遲；
[0015]步驟1-2)、對經(jīng)過去相關(guān)延遲的信號做自適應濾波，得到時域濾波輸出信號。[0016]上述技術(shù)方案中，所述的自適應濾波采用自適應濾波器經(jīng)過多次迭代實現(xiàn)，在多次迭代過程中調(diào)節(jié)所述自適應濾波器，使誤差信號ε (t)極?。划斔稣`差信號ε (t)達到極小值時，濾波所得到的結(jié)果即為時域濾波輸出信號；其中，
[0017]ε (t) = n (t) +Acos (2 π f0t+ Θ in) - [η1 (t) +Bcos (2 π f0t+ θ out)]
[0018]n(t)表示原始信號中的寬帶噪聲，A表示線譜信號的幅度分量，&為線譜信號的中心頻率，0in表示線譜信號的初始相位，n' (t)表示原始信號中包含的寬帶噪聲經(jīng)過時域濾波后的結(jié)果，B表示時域濾波輸出后的幅度分量，Θ _表示時域濾波線譜信號的輸出相位。
[0019]上述技術(shù)方案中，在所述的步驟3)中，瞬時特征量包括瞬時包絡和瞬時相位；所述的步驟3)包括:
[0020]步驟3-1)、計算復解析信號的瞬時包絡；
[0021]采用B(t)表示復解析信號z(t)的瞬時包絡，計算方式如下:
[0022]
【權(quán)利要求】
1.一種時域聯(lián)合式信號起伏對齊檢測方法，包括: 步驟I)、對所接收的原始信號進行時域自適應噪聲抵消處理，得到時域濾波輸出信號; 步驟2)、對步驟I)所得到的時域濾波輸出信號做正交解析變換，得到復解析信號；步驟3)、從步驟2)所得到的復解析信號中求取瞬時特征量，利用所求取的瞬時特征量表示步驟2)所得到的復解析信號； 步驟4)、對步驟3)所得到的瞬時特征量做起伏相關(guān)處理，得到起伏干擾因子； 步驟5)、利用步驟4)得到的起伏干擾因子替代步驟3)得到的用瞬時特征量表示的復解析信號中的特征參數(shù)，得到對起伏相位做了對齊補償處理的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時域聯(lián)合式信號起伏對齊檢測方法，其特征在于，還包括: 步驟6)、計算步驟5)所得到的信號的輸出功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的時域聯(lián)合式信號起伏對齊檢測方法，其特征在于，所述的步驟I)包括: 步驟1-1)、對所接收的原始信號做去相關(guān)延遲； 步驟1-2)、對經(jīng)過去相關(guān)延遲的信號做自適應濾波，得到時域濾波輸出信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3 所述的時域聯(lián)合式信號起伏對齊檢測方法，其特征在于，所述的自適應濾波采用自適應濾波器經(jīng)過多次迭代實現(xiàn)，在多次迭代過程中調(diào)節(jié)所述自適應濾波器，使誤差信號ε (t)極?。划斔稣`差信號ε (t)達到極小值時，濾波所得到的結(jié)果即為時域濾波輸出信號；其中，
ε (t) = n (t) +Acos (2 π f0t+ Θ in) - [η1 (t) +Bcos (2 π f0t+ θ out)] n(t)表示原始信號中的寬帶噪聲，A表示線譜信號的幅度分量，&為線譜信號的中心頻率，Qin表示線譜信號的初始相位，n' (t)表示原始信號中包含的寬帶噪聲經(jīng)過時域濾波后的結(jié)果，B表示時域濾波輸出后的幅度分量，Θ out表示時域濾波線譜信號的輸出相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的時域聯(lián)合式信號起伏對齊檢測方法，其特征在于，在所述的步驟3)中，瞬時特征量包括瞬時包絡和瞬時相位；所述的步驟3)包括: 步驟3-1)、計算復解析信號的瞬時包絡； 采用B(t)表示復解析信號z (t)的瞬時包絡，計算方式如下:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的時域聯(lián)合式信號起伏對齊檢測方法，其特征在于，所述起伏干擾因子通過對所述瞬時相位#(/)做起伏相關(guān)處理得到，所述起伏干擾因子)表示為:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的時域聯(lián)合式信號起伏對齊檢測方法，其特征在于，在所述的步驟5)中，利用起伏干擾因子+(//)替代步驟3)得到的用瞬時特征量表示的復解析信號z(t,)中的特征參數(shù)呑認)，得到對起伏相位做了對齊補償處理的信號z' Ui)；
8.—種時域聯(lián)合式信號起伏對齊檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括:自適應濾波模塊、正交解析變換模塊、求取瞬時特征量模塊、起伏干擾因子計算模塊、對齊補償模塊；其中， 所述的自適應濾波模塊用于對所接收的原始信號進行時域自適應噪聲抵消處理，得到時域濾波輸出信號； 所述的正交解析變換模塊用于對自適應濾波模塊所得到的時域濾波輸出信號做正交解析變換，得到復解析信號； 所述的求取瞬時特征量模塊用于從所述正交解析變換模塊所得到的復解析信號中求取瞬時特征量，利用所求取的瞬時特征量表示所述正交解析變換模塊所得到的復解析信號; 所述的起伏干擾因子計算模塊用于對所述求取瞬時特征量模塊所得到的瞬時特征量做起伏相關(guān)處理，得到起伏干擾因子； 所述的對齊補償模塊利用所述起伏干擾因子計算模塊得到的起伏干擾因子替代所述求取瞬時特征量模塊得到的用瞬時特征量表示的復解析信號中的特征參數(shù)，得到對起伏相位做了對齊補償處理的信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的時域聯(lián)合式信號起伏對齊檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括輸出功率計算模塊； 所述輸出功率計算模塊用于計算對齊補償模塊所得到的信號的輸出功率。
【文檔編號】G01H17/00GK103900682SQ201210575437
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月26日
【發(fā)明者】解愷, 丁雪潔, 李啟虎, 黃海寧 申請人:中國科學院聲學研究所