[发明专利]一种基于水声环境背景信号幅度特性的阈值设定方法

说明书

本发明涉及一种基于水声环境背景信号幅度特性的阈值设定方法，以激励源与初始阈值进行比较，再以阈值调节的步长调节初始阈值，再对调节好的阈值进行补偿得到最终输出的阈值。本发明涉及的一种基于背景信号幅度特性的阈值设定方法，能够对阈值进行相应的调节，得到最优限幅阈值，可以使得目标回波信号被无损的接收。

技术领域

本发明属于水声信号检测技术领域，涉及一种基于水声环境背景信号幅度特性的阈值设定方法。

背景技术

对水下的危险目标进行探测时，在较远距离一般采用被动定位估计危险目标的来袭方位；在近距离时，一般采用主动定位的方式对其进行精确定位。但进行主动精确定位时，容易受到危险目标发出的干扰信号的影响，从而不能实现对危险目标的快速定位。一般情况下，由于干扰信号与目标回波信号的能量比较强，信号的波形均为瞬态信号，即在很短的一段时间内具有明显的信号波形。在实验中发现，干扰信号与目标回波信号在幅度上存在明显的区别：干扰信号的幅度大于目标回波信号的幅度。在这种情况下，一种最实用，同时也比较简单的方法就是采用限幅法消弱干扰脉冲的幅度，只要限幅阈值取得足够低，限幅法就能够有效的抑制干扰脉冲,但过低的限幅阈值同时也会使目标的回波信号被削弱。因此限幅阈值选取不合适，会导致目标回波信号被削弱，从而影响到对危险目标的主动精确定位。先采集输入信号，然后再进行信号处理，从而得到限幅阈值，这样得到的限幅阈值能够比较精确，但是加入信号采集部分会增加设备的体积以及功耗，在设备体积以及功耗受到限制的条件下，这种方法在实际中往往无法使用。在不增加设备体积以及系统功耗的情况下，对于限幅阈值的选取，当前比较普遍的方法是经验阈值法与浮动阈值法。经验阈值法是根据目标信号以及信号中背景噪声的强度，结合实验经验设置合适的阈值，但该方法未能给出明确的阈值设定准则,且不能根据背景噪声以及信号的强度进行调节。采用浮动阈值法，也可以实现限幅功能，且限幅效果也好于经验阈值法，但由于这种方法不能获得被检测信号的最大值，因此也无法实现最优的限幅阈值设定功能。当背景干扰相对于信号变化较大时，基于先验信息设置的经验阈值与浮动阈值往往会失效。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于水声环境背景信号幅度特性的阈值设定方法，针对水下危险目标主动精确定位过程中限幅阈值设置不合理导致的目标回波信号被削弱问题，以达到对目标回波信号的有效接收，对干扰信号的有效抑制，从而提高主动精确定位的效率。

技术方案

一种基于水声环境背景信号幅度特性的阈值设定方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将激励源u_sn与初始阈值进行比较，当激励源大于阈值时，输出一高电平时对阈值进行调节；当激励源小于阈值时，输出为低电平时，不进行阈值调节；

所述激励源u_sn＝u_n+u_ech，u_n为水声环境背景噪声信号，u_ech为目标回波信号；

所述初始阈值不大于水声环境背景噪声信号的最大值；

步骤2：当激励源大于阈值时，在T时间内，按照每次阈值调节的步长w_i·Δu增大初始阈值再与激励源u_sn进行比较直至激励源小于阈值，并且在T时间内一直小于阈值时阈值调节完成；

若在T时间内，未能使得激励源持续小于已经调节的阈值，则以T时间内调节完成的阈值为初始阈值返回步骤1；

所述T时间为依据水声环境背景噪声信号统计方差特性进行选择，方差小于1时，T时间为5～10s；方差大于等于1时，T时间为10～20s；

步骤3：对调节完成的阈值进行补偿修正，最终输出的阈值为