本發(fā)明涉及聲納信號(hào)處理領(lǐng)域，特別涉及一種基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)弱目標(biāo)檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

目標(biāo)檢測(cè)與方位估計(jì)是陣列信號(hào)處理的一個(gè)重要分支。在強(qiáng)目標(biāo)背景情況下，對(duì)于弱目標(biāo)檢測(cè)和方位估計(jì)問題，現(xiàn)有技術(shù)中所采用的主要辦法包括：強(qiáng)干擾抑制方法、基于特征子空間方法、分子帶檢測(cè)方法。

現(xiàn)有的強(qiáng)干擾抑制方法可通過零點(diǎn)約束技術(shù)、陣列極化技術(shù)、干擾阻塞技術(shù)、逆波束形成技術(shù)、空域?yàn)V波技術(shù)等相關(guān)技術(shù)，先抑制掉強(qiáng)干擾，然后再對(duì)弱目標(biāo)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和方位估計(jì)，但此方法要求確知哪些目標(biāo)是強(qiáng)目標(biāo)，否則需要進(jìn)行分多方位區(qū)間進(jìn)行強(qiáng)目標(biāo)抑制，且在強(qiáng)/弱目標(biāo)方位很近時(shí)，抑制強(qiáng)目標(biāo)信號(hào)的同時(shí)也會(huì)衰減弱目標(biāo)信號(hào)，存在一定方位區(qū)間和信干比下不能實(shí)現(xiàn)對(duì)弱目標(biāo)的有效檢測(cè)和方位估計(jì)。

現(xiàn)有的基于特征子空間方法可通過如下方法實(shí)現(xiàn)對(duì)弱目標(biāo)檢測(cè)和方位估計(jì)，一種通過設(shè)定較大特征值對(duì)應(yīng)特征子空間為強(qiáng)目標(biāo)子空間，該方法不需要確知強(qiáng)目標(biāo)所在方位等先驗(yàn)信息，但需要確知強(qiáng)目標(biāo)個(gè)數(shù)；一種通過特征子空間對(duì)應(yīng)空間譜的最大值與旁瓣譜峰平均值來(lái)判定強(qiáng)/弱目標(biāo)及其方位值，該方法不需要確知強(qiáng)目標(biāo)所在方位和強(qiáng)目標(biāo)個(gè)數(shù)等先驗(yàn)信息，但存在判別門限取值問題；另一種依據(jù)各子空間對(duì)應(yīng)空間譜最大值位置的不同，通過判別最大值所在位置是否為所需位置來(lái)判別強(qiáng)/弱目標(biāo)所在特征子空間，該方法不需要確知強(qiáng)目標(biāo)有關(guān)的先驗(yàn)信息，但需要確知弱目標(biāo)所在方位位置，由于該方法判別比較簡(jiǎn)單，使該法成為較為流行方法，但該方法怎么能實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)/弱目標(biāo)在同一方位歷程圖的顯示，還有待進(jìn)一步研究。另外一種方法為利用特征矢量矩陣對(duì)陣元接收數(shù)據(jù)做變換，然后對(duì)變換后各通道數(shù)據(jù)用最大模值歸一化，最后采用特征子空間方法實(shí)現(xiàn)強(qiáng)/弱目標(biāo)檢測(cè)和方位估計(jì)，但該方法方位估計(jì)性能存在受數(shù)據(jù)段最大值波動(dòng)影響問題。

分子帶檢測(cè)方法則是通過對(duì)不同頻帶進(jìn)行波束形成，然后再通過歸一化空間譜、加權(quán)各頻帶空間譜實(shí)現(xiàn)對(duì)本頻帶內(nèi)強(qiáng)/弱目標(biāo)檢測(cè)和方位估計(jì)，不需要進(jìn)行干擾抑制和特征分解，對(duì)頻帶不同的強(qiáng)/弱目標(biāo)信號(hào)可實(shí)現(xiàn)較好檢測(cè)，但當(dāng)強(qiáng)弱目標(biāo)輻射信號(hào)在同一頻帶時(shí)，該方法性能會(huì)急劇下降，而實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)各子帶的劃分也存在一定最佳取值問題。

在強(qiáng)目標(biāo)背景情況下，上述方法對(duì)弱目標(biāo)檢測(cè)和方位估計(jì)問題提出的不同解決方法，并取得了一定的研究成果，得到了一定應(yīng)用。尤其是近年來(lái)，在對(duì)多目標(biāo)檢測(cè)與方位估計(jì)具有超分辨能力的基于特征子空間方法倍受研究學(xué)者關(guān)注，尤其是最近所提出的依據(jù)各子空間對(duì)應(yīng)空間譜最大值位置的不同，通過判別最大值所在位置是否為所需位置，來(lái)判別強(qiáng)/弱目標(biāo)所在特征子空間的方法，更是有待我們進(jìn)行深入研究。但針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中，怎樣穩(wěn)健實(shí)現(xiàn)同一頻帶下的強(qiáng)/弱目標(biāo)檢測(cè)和方位估計(jì)，并將檢測(cè)結(jié)果在同一方位歷程圖清晰地顯現(xiàn)出來(lái)，供操作人員直觀地查看和分析，現(xiàn)有技術(shù)還沒有提出較好的解決方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法穩(wěn)健實(shí)現(xiàn)同一頻帶下的強(qiáng)/弱目標(biāo)檢測(cè)和方位估計(jì)，并將檢測(cè)結(jié)果在同一方位歷程圖清晰地顯現(xiàn)出來(lái)的問題，從而提出一種基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)弱目標(biāo)檢測(cè)方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)弱目標(biāo)檢測(cè)方法，包括：

首先對(duì)接收線陣中各陣元接收信號(hào)的協(xié)方差矩進(jìn)行特征分解，得到特征值與對(duì)應(yīng)的特征子空間，然后利用目標(biāo)特征子空間對(duì)應(yīng)空間譜的方位估計(jì)值較穩(wěn)定，背景噪聲特征子空間對(duì)應(yīng)空間譜的方位估計(jì)值較隨機(jī)的特點(diǎn)，結(jié)合各特征子空間的空間譜對(duì)應(yīng)方位估計(jì)值的離散程度對(duì)各特征子空間歸一化空間譜進(jìn)行方位方差加權(quán)，得到一頻率所對(duì)應(yīng)的空間譜，進(jìn)而得到寬帶空間譜。

上述技術(shù)方案中，該方法進(jìn)一步包括：

步驟1)、設(shè)置統(tǒng)計(jì)初始值m＝1，設(shè)置統(tǒng)計(jì)次數(shù)m的值；

步驟2)、接收線陣中的各個(gè)陣元接收數(shù)據(jù)；其中，

假設(shè)接收線陣為間距為d的n元等間隔水平線陣，有i個(gè)目標(biāo)從θi入射，在第n個(gè)陣元接收數(shù)據(jù)中，第k組拾取的頻率wl對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表示為：

式中，為第i個(gè)目標(biāo)輻射信號(hào)被第k組拾取的頻域表示，為第n個(gè)陣元接收數(shù)據(jù)的第k組拾取噪聲的頻域表示，其為加性高斯白噪聲，c為聲速；

則頻率wl對(duì)應(yīng)的各陣元接收數(shù)據(jù)的向量表示形式為：

式中，為對(duì)應(yīng)θi方位的目標(biāo)信號(hào)陣列流形矢量，[]^t為矩陣轉(zhuǎn)置；為各陣元接收頻率為wl背景噪聲對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)向量；

步驟3)、對(duì)各個(gè)陣元所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，得到k組采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)k組采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)，得到的頻率為wl的協(xié)方差矩陣r(wl)；其中，

由k組采樣數(shù)據(jù)得到的協(xié)方差矩陣r(wl)表示為：

式中，[]^h表示共扼轉(zhuǎn)置；

步驟4)、對(duì)步驟3)所得到的協(xié)方差矩陣r(wl)進(jìn)行特征分解，得到n個(gè)特征值λn，n＝1,2,…n，，及與其對(duì)應(yīng)的特征子空間vn，n＝1,2,…n；其中，所述特征分解的表達(dá)式為：

式中，λn和vn分別表示r(wl)的第n個(gè)特征值及其對(duì)應(yīng)特征子空間；

步驟5)、計(jì)算第n個(gè)特征子空間的空間譜bn(m,wl,θ)；其中，第n個(gè)特征子空間的空間譜為：

其中，θ表示目標(biāo)相對(duì)于水平線陣的方位角,一般取值為θ∈[0,180]；

步驟6)、求第n個(gè)特征子空間的空間譜bn(m,wl,θ)中的最大值bn(m,wl,θmax)及其對(duì)應(yīng)的方位估計(jì)值θmax(m,wl,n)；

步驟7)、更新接收數(shù)據(jù)，令m＝m+1，然后重復(fù)執(zhí)行步驟2)—步驟5)，直到m＝m為止；

步驟8)、求取之前步驟所得到的各特征子空間的空間譜對(duì)應(yīng)方位估計(jì)值的離散程度，該離散程度記為其計(jì)算公式為：

其中的為第n個(gè)特征子空間對(duì)應(yīng)方位估計(jì)值的均值，如下式所示：

步驟9)、利用步驟8)所得到的各特征子空間對(duì)方位估計(jì)值的離散程度對(duì)其所在特征子空間的空間譜進(jìn)行不等權(quán)值加權(quán)統(tǒng)計(jì)，得到頻率wl對(duì)應(yīng)空間譜；如下式所示：

式中，θ為波束形成掃描最大角，為各特征子空間的歸一化空間譜；通過權(quán)值因子進(jìn)一步調(diào)整背景噪聲對(duì)應(yīng)子空間的空間譜與強(qiáng)/弱目標(biāo)對(duì)應(yīng)子空間的空間譜在最終空間譜中的比重，當(dāng)較小時(shí)，其對(duì)應(yīng)的譜值在中數(shù)值較大；

步驟10)、由步驟9)得到的頻率wl對(duì)應(yīng)空間譜進(jìn)一步計(jì)算寬帶空間譜，其計(jì)算公式如下：

其中，l為分子帶數(shù)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明的方法無(wú)需強(qiáng)/弱目標(biāo)個(gè)數(shù)和目標(biāo)方位精確的先驗(yàn)知識(shí)，無(wú)需對(duì)陣元接收信號(hào)協(xié)方差矩的特征子空間按特征值從大到小調(diào)整，無(wú)需通過構(gòu)造判決因子實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)弱目標(biāo)的判決和分離，僅需估計(jì)出各特征子空間所對(duì)應(yīng)的空間譜方位和方位離散程度，即可依據(jù)不同特征子空間方位穩(wěn)定性(或離散程度)削弱背景噪聲和強(qiáng)目標(biāo)對(duì)弱目標(biāo)檢測(cè)的影響，增強(qiáng)弱目標(biāo)所在特征子空間的空間譜能量。該方法可穩(wěn)健實(shí)現(xiàn)同一頻帶下的強(qiáng)/弱目標(biāo)檢測(cè)與方位估計(jì)，并在同一方位歷程圖中清晰地顯示出強(qiáng)/弱目標(biāo)方位。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明方法所適用的拖線陣聲納的示意圖；

圖2是本發(fā)明的基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)弱目標(biāo)檢測(cè)方法的流程圖；

圖3是強(qiáng)、弱目標(biāo)信號(hào)平均譜級(jí)分別為-53db，-60db，背景噪聲平均譜級(jí)為-50db時(shí)，基于分子帶檢測(cè)法的常規(guī)波束形成(cbf)方法所得方位歷程圖；

圖4是強(qiáng)、弱目標(biāo)信號(hào)平均譜級(jí)分別為-53db，-60db，背景噪聲平均譜級(jí)為-50db時(shí)，本發(fā)明的基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)弱目標(biāo)檢測(cè)方法所得方位歷程圖；

圖5是強(qiáng)、弱目標(biāo)信號(hào)平均譜級(jí)分別為-53db，-60db，背景噪聲平均譜級(jí)為-50db時(shí)，基于分子帶檢測(cè)法的常規(guī)波束形成(cbf)方法與本發(fā)明的基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)弱目標(biāo)檢測(cè)方法所得空間譜瞬時(shí)圖；

圖6是強(qiáng)、弱目標(biāo)信號(hào)的平均譜級(jí)分別為-60db，-70db，背景噪聲的平均譜級(jí)為-50db時(shí)，基于分子帶檢測(cè)法的常規(guī)波束形成(cbf)方法所得方位歷程圖；

圖7是強(qiáng)、弱目標(biāo)信號(hào)的平均譜級(jí)分別為-60db，-70db，背景噪聲的平均譜級(jí)為-50db時(shí)，本發(fā)明的基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)弱目標(biāo)檢測(cè)方法所得方位歷程圖；

圖8是強(qiáng)、弱目標(biāo)信號(hào)的平均譜級(jí)分別為-60db，-70db，背景噪聲的平均譜級(jí)為-50db時(shí)，基于分子帶檢測(cè)法的常規(guī)波束形成(cbf)方法與本發(fā)明的基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)弱目標(biāo)檢測(cè)方法所得空間譜瞬時(shí)圖；

圖9是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為250s，所用采樣率為fs＝5khz，濾波器頻帶為f＝20～120hz時(shí)，基于分子帶檢測(cè)法的常規(guī)波束形成(cbf)方法所得方位歷程圖；

圖10是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為250s，所用采樣率為fs＝5khz，濾波器頻帶為f＝20～120hz時(shí)，本發(fā)明的基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)弱目標(biāo)檢測(cè)方法所得方位歷程圖；

圖11是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為250s，所用采樣率為fs＝5khz，濾波器頻帶為f＝20～120hz時(shí)，基于分子帶檢測(cè)法的常規(guī)波束形成(cbf)方法與本發(fā)明的基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)弱目標(biāo)檢測(cè)方法所得空間譜瞬時(shí)圖；

圖12是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為500s，所用采樣率為fs＝5khz。濾波器頻帶為f＝20～120hz時(shí)，基于分子帶檢測(cè)法的常規(guī)波束形成(cbf)方法所得方位歷程圖；

圖13是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為500s，所用采樣率為fs＝5khz。濾波器頻帶為f＝20～120hz時(shí)，本發(fā)明的基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)弱目標(biāo)檢測(cè)方法所得方位歷程圖；

圖14是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為500s，所用采樣率為fs＝5khz。濾波器頻帶為f＝20～120hz時(shí)，基于分子帶檢測(cè)法的常規(guī)波束形成(cbf)方法與本發(fā)明的基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)弱目標(biāo)檢測(cè)方法所得空間譜瞬時(shí)圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

在對(duì)本發(fā)明的方法做詳細(xì)說(shuō)明前，首先對(duì)本發(fā)明的方法所適用接收陣加以描述。圖1為一拖線陣聲納結(jié)構(gòu)示意圖，該拖線陣聲納包括6個(gè)部分，顯控與信號(hào)處理機(jī)1、甲板纜2、絞車3、導(dǎo)纜架4、拖纜5、接收線陣6。其中的接收線陣6通過拖纜5與位于絞車3上的甲板纜2連接，所述拖纜5還安裝在導(dǎo)纜架4上；接收線陣6所接收的信號(hào)傳輸給顯控與信號(hào)處理機(jī)1。

參考圖2，本發(fā)明的方法包括以下步驟：

步驟1)、設(shè)置統(tǒng)計(jì)初始值m＝1，設(shè)置統(tǒng)計(jì)次數(shù)m的值；

步驟2)、接收線陣6中的各個(gè)陣元接收數(shù)據(jù)；其中，

假設(shè)接收線陣6為間距為d的n元等間隔水平線陣，有i個(gè)目標(biāo)從θi入射，在第n個(gè)陣元接收數(shù)據(jù)中，第k組拾取的頻率wl對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)可表示為：

式中，為第i個(gè)目標(biāo)輻射信號(hào)被第k組拾取的頻域表示，為第n個(gè)陣元接收數(shù)據(jù)的第k組拾取噪聲的頻域表示，為加性高斯白噪聲，c為聲速。

則頻率wl對(duì)應(yīng)的各陣元接收數(shù)據(jù)的向量表示形式為：

式中，為對(duì)應(yīng)θi方位的目標(biāo)信號(hào)陣列流形矢量，[]^t為矩陣轉(zhuǎn)置。為各陣元接收頻率為wl背景噪聲對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)向量。

步驟3)、對(duì)各個(gè)陣元所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，得到k組采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)k組采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)，得到的頻率為wl的協(xié)方差矩陣r(wl)；其中，

由k組采樣數(shù)據(jù)得到的協(xié)方差矩陣r(wl)可以表示為：

式中，[]^h表示共扼轉(zhuǎn)置。

步驟4)、對(duì)步驟3)所得到的協(xié)方差矩陣r(wl)進(jìn)行特征分解，得到n個(gè)特征值λn(n＝1,2,…n)及與其對(duì)應(yīng)的特征子空間vn(n＝1,2,…n)；其中，所述特征分解的表達(dá)式為：

式中，λn和vn分別表示r(wl)的第n個(gè)特征值及其對(duì)應(yīng)特征子空間。

步驟5)、計(jì)算第n個(gè)特征子空間的空間譜bn(m,wl,θ)；其中，第n個(gè)特征子空間的空間譜為：

其中，θ表示目標(biāo)相對(duì)于水平線陣的方位角,一般取值為θ∈[0,180]。

步驟6)、求第n個(gè)特征子空間的空間譜bn(m,wl,θ)中的最大值bn(m,wl,θmax)及其對(duì)應(yīng)的方位估計(jì)值θmax(m,wl,n)；

步驟7)、更新接收數(shù)據(jù)，令m＝m+1，然后重復(fù)執(zhí)行步驟2)—步驟5)，直到m＝m為止，m為統(tǒng)計(jì)前所設(shè)置的統(tǒng)計(jì)次數(shù)；

步驟8)、求取之前步驟所得到的各特征子空間的空間譜對(duì)應(yīng)方位估計(jì)值的離散程度，該離散程度記為其計(jì)算公式為：

其中的為第n個(gè)特征子空間對(duì)應(yīng)方位估計(jì)值的均值，如下式所示：

步驟9)、利用步驟8)所得到的各特征子空間對(duì)方位估計(jì)值的離散程度對(duì)其所在特征子空間的空間譜進(jìn)行不等權(quán)值加權(quán)統(tǒng)計(jì)，得到頻率wl對(duì)應(yīng)空間譜。如下式所示：

式中，θ為波束形成掃描最大角，為各特征子空間的歸一化空間譜。通過權(quán)值因子可以進(jìn)一步調(diào)整背景噪聲對(duì)應(yīng)子空間的空間譜與強(qiáng)/弱目標(biāo)對(duì)應(yīng)子空間的空間譜在最終空間譜中的比重。當(dāng)較小時(shí)，其對(duì)應(yīng)的譜值在中數(shù)值較大，便于檢測(cè)和估計(jì)。

步驟10)、由步驟9)得到的頻率wl對(duì)應(yīng)空間譜進(jìn)一步計(jì)算寬帶空間譜。其計(jì)算公式如下：

其中，l為分子帶數(shù)。

所得到的寬帶空間譜輸出值中，強(qiáng)/弱目標(biāo)對(duì)應(yīng)方位真值附近的值相近似，且遠(yuǎn)大于其它位置的值。因此由寬帶空間譜能在同一方位歷程圖中顯示出強(qiáng)或弱目標(biāo)的方位。

以上是對(duì)本發(fā)明方法的步驟描述。就理論而言，步驟5)計(jì)算得到的空間譜bn(wl,θ)的值代表了線陣接收數(shù)據(jù)在θ方向上對(duì)第n個(gè)特征子空間的貢獻(xiàn)。也就是說(shuō)，空間不同方位的目標(biāo)對(duì)每個(gè)特征子空間的貢獻(xiàn)可以直觀地由空間譜來(lái)體現(xiàn)，因此在本發(fā)明的步驟9)中通過構(gòu)造合適的權(quán)值因子來(lái)配重每個(gè)特征子空間中主要貢獻(xiàn)的目標(biāo)信號(hào)，從而達(dá)到削弱背景噪聲和強(qiáng)目標(biāo)對(duì)弱目標(biāo)檢測(cè)的影響，增強(qiáng)弱目標(biāo)所在特征子空間的貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)同一頻帶下對(duì)強(qiáng)/弱目標(biāo)的檢測(cè)與方位估計(jì)，并在同一方位歷程圖中顯示出強(qiáng)/弱目標(biāo)方位。

以上是對(duì)本發(fā)明方法基本步驟的描述，下面對(duì)這些步驟做進(jìn)一步的說(shuō)明。

以頻率wl處理為例，由各特征子空間的空間譜所得最小和最大預(yù)成方位估計(jì)值為θmin、θmax，由強(qiáng)/弱目標(biāo)對(duì)應(yīng)特征子空間的空間譜所得最小和最大方位估計(jì)值分別為進(jìn)行m幀統(tǒng)計(jì)，假設(shè)所有特征子空對(duì)應(yīng)方位估計(jì)結(jié)果均服從均勻分布，噪聲和強(qiáng)/弱目標(biāo)信號(hào)方位估計(jì)值離散程度分別為δn、δs1、δs2。

假設(shè)強(qiáng)/弱目標(biāo)對(duì)應(yīng)特征子空間各只占據(jù)其中一個(gè)特征子空間。由于對(duì)各特征子空間的空間譜進(jìn)行了歸一化處理，則歸一化后的各特征子空間的空間譜最大值為1，即各特征子空間的方位估計(jì)值對(duì)應(yīng)的空間譜值為1，可降低強(qiáng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)特征子空間的空間譜對(duì)弱目標(biāo)對(duì)應(yīng)特征子空間的空間譜影響。

首先，對(duì)n-2個(gè)背景噪聲對(duì)應(yīng)特征子空間的空間譜進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。對(duì)于噪聲特征子空間，每個(gè)預(yù)成方位估計(jì)值出現(xiàn)概率相等。

然后，將強(qiáng)/弱目標(biāo)對(duì)應(yīng)特征子空間的方位估計(jì)離散程度加入上式，可得到：

上式可簡(jiǎn)化為：

當(dāng)強(qiáng)/弱目標(biāo)對(duì)應(yīng)特征子空間的空間譜每幀方位估計(jì)結(jié)果均接近于目標(biāo)方位真值時(shí)，δs1≈δs2＜＜δn，由(12)式可知：在最終寬帶空間譜輸出值中，強(qiáng)/弱目標(biāo)對(duì)應(yīng)方位真值附近的值相近似，且遠(yuǎn)大于其它位置的值。從而達(dá)到了削弱背景噪聲和強(qiáng)目標(biāo)對(duì)弱目標(biāo)檢測(cè)的影響，增強(qiáng)了弱目標(biāo)對(duì)應(yīng)特征子空間的空間譜對(duì)線陣波束形成空間譜的貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)同一頻帶下對(duì)強(qiáng)/弱目標(biāo)的檢測(cè)與方位估計(jì)，并在同一方位歷程圖中顯示出強(qiáng)/弱目標(biāo)方位。

本發(fā)明的方法(簡(jiǎn)稱本發(fā)明方法)與現(xiàn)有技術(shù)中的方法(簡(jiǎn)稱cbf)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。為了能夠驗(yàn)證本發(fā)明方法可穩(wěn)健實(shí)現(xiàn)同一頻帶下的強(qiáng)/弱目標(biāo)檢測(cè)與方位估計(jì)，并在同一方位歷程圖中顯示出強(qiáng)/弱目標(biāo)方位。

下面結(jié)合實(shí)例，對(duì)本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)中相關(guān)方法的效果進(jìn)行比較。

下面給出初步數(shù)值仿真結(jié)果。數(shù)值仿真中采用64元均勻線陣，陣間距為4m；強(qiáng)/弱目標(biāo)信號(hào)、背景均為寬帶隨機(jī)信號(hào)，頻率范圍為100～200hz，強(qiáng)/弱目標(biāo)信號(hào)的入射角度分別為40°、70°。

數(shù)值仿真示例1：強(qiáng)/弱目標(biāo)信號(hào)平均譜級(jí)分別為-53db，-60db，背景噪聲平均譜級(jí)為-50db。圖3和圖4分別為基于分子帶檢測(cè)法的常規(guī)波束形成(cbf)與基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)/弱目標(biāo)檢測(cè)方法(本發(fā)明方法)所得方位歷程圖，圖5為兩種方法所得空間譜瞬時(shí)圖。

數(shù)值仿真示例2：強(qiáng)/弱目標(biāo)信號(hào)的平均譜級(jí)分別為-60db，-70db，背景噪聲的平均譜級(jí)為-50db。圖6和圖7分別為現(xiàn)有技術(shù)中的cbf方法與本發(fā)明方法所得方位歷程圖，圖8為兩種方法所得空間譜瞬時(shí)圖。

由圖3至圖8可知，采用本發(fā)明所述的基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)/弱目標(biāo)檢測(cè)方法可以很好地凸顯出70°處的弱目標(biāo)，好于基于子帶分解的常規(guī)波束形成方法對(duì)70°處的弱目標(biāo)檢測(cè)效果。本發(fā)明方法可穩(wěn)健實(shí)現(xiàn)同一頻帶下的強(qiáng)/弱目標(biāo)檢測(cè)與方位估計(jì)，并在同一方位歷程圖中顯示出強(qiáng)/弱目標(biāo)方位。

數(shù)據(jù)處理實(shí)例1：處理實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為250s，所用采樣率為fs＝5khz。濾波器頻帶為f＝20～120hz，圖9和圖10分別為現(xiàn)有技術(shù)中的cbf方法與本發(fā)明方法所得方位歷程圖，圖11為兩種方法所得空間譜瞬時(shí)圖。

由圖9至圖11可知，采用本發(fā)明所述的基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)/弱目標(biāo)檢測(cè)方法可以很好地凸顯出20°、55°、110°、165°等處的弱目標(biāo)，好于基于子帶分解的常規(guī)波束形成方法對(duì)20°、55°、110°、165°等處的弱目標(biāo)檢測(cè)效果。另外，相比基于子帶分解的常規(guī)波束形成，本發(fā)明方法也可以較好地檢測(cè)到90°附近的雙目標(biāo)。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理實(shí)例1的結(jié)果證實(shí)了本發(fā)明方法可穩(wěn)健實(shí)現(xiàn)同一頻帶下的強(qiáng)/弱目標(biāo)檢測(cè)與方位估計(jì)，并在同一方位歷程圖中顯示出強(qiáng)/弱目標(biāo)方位，同樣具有較好的分辨率。

數(shù)據(jù)處理實(shí)例2：處理實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為500s，所用采樣率為fs＝5khz。濾波器頻帶為f＝20～120hz，圖12和圖13分別為現(xiàn)有技術(shù)中的cbf方法與本發(fā)明方法所得方位歷程圖。圖14為兩種方法所得空間譜瞬時(shí)圖。

同樣，由圖12至圖14可知，采用本發(fā)明所述的基于特征子空間方位穩(wěn)定性的強(qiáng)/弱目標(biāo)檢測(cè)方法可以很好地凸顯出80°、92°、138°等處的弱目標(biāo)，好于基于子帶分解的常規(guī)波束形成方法對(duì)80°、92°、138°等處的弱目標(biāo)檢測(cè)效果。另外，相比基于子帶分解的常規(guī)波束形成，本發(fā)明方法也可以較好地檢測(cè)到80°附近的雙目標(biāo)(t＝1～100s)。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理實(shí)例2的結(jié)果同樣證實(shí)了本發(fā)明方法可穩(wěn)健實(shí)現(xiàn)同一頻帶下的強(qiáng)/弱目標(biāo)檢測(cè)與方位估計(jì)，并在同一方位歷程圖中顯示出強(qiáng)/弱目標(biāo)方位，同樣具有較好的分辨率。

最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。