[发明专利]基于脉冲匹配累加的声信标信号截获处理方法

说明书

本发明公开了一种基于脉冲匹配累加的声信标信号截获处理方法，包括如下步骤：第一步：获取待处理的水声信标观测信号的采样数据序列；第二步：提取水声信标观测信号中的多个子脉冲信号；第三步：截取每个子脉冲信号所对应的拷贝信号；第四步：将多个子脉冲信号与截取的拷贝信号进行匹配滤波得到多个匹配结果；第五步：将多个匹配结果累加得到累加信号；第六步：利用累加信号进行恒虚警检测判决。本发明的高稳健检测方法，首先利用信标多脉冲信号相邻子脉冲进行匹配相关，可避免信道传播导致的失配现象，其次基于相邻子脉冲匹配结果进行累加，可获得较高的处理增益，从而提高信标信号的检测概率，降低虚警概率，实现高稳健检测。

技术领域

本发明涉及一种基于脉冲匹配累加的声信标信号截获处理方法，属于信号处理技术领域。

背景技术

黑匣子是空难事故中最为重要的数据记录仪器，黑匣子中安装了水声信标，利用水声信号处理方法对其发出的水声信号进行检测识别和定位。然而信标信号会被海洋背景噪声淹没而难以识别，加上海洋的传播损失会使信号在长距离传播过程中严重衰减，这些因素使得在远距离、低信噪比情况下的水声信标信号难以识别和检测。

匹配滤波是一种常用的信号处理方法。匹配滤波器为输出端的信号瞬时功率与噪声平均功率的比值最大的线性滤波器。利用拷贝信号与接收信号进行匹配滤波处理，对匹配结果的峰值进行恒虚警门限检测，从而进行信号存在性的判决。由于搜查声呐与信标之间的相对运动，使得接收信号波形发生改变，即多普勒频移效应。在多普勒频移的影响下，利用理论信号与接收信号进行匹配时，频率发生失配，无法得到理论的匹配结果，从而影响后续的检测判决。为了减少多普勒频移带来的影响，通常根据可能的相对运动速度来产生大量的拷贝信号与接收信号进行匹配，对最优的匹配结果进行后续处理，但是这也产生了很高的运算量。

发明内容

发明目的：针对周期性脉冲声源的信标，周期性发射脉冲信号，其不仅具有单脉冲信号的时频特征，而且具有周期性的特点，并且目前所使用的声信标脉冲的周期短，脉宽短，因此相邻脉冲的相关性较强，因此对于这种信号的检测，应使用其周期性特征，提高检测增益，利用相邻脉冲的相关性，解决多普勒频移导致的匹配滤波失配影响。

基于现有的技术，本发明提出基于脉冲匹配累加的声信标信号截获处理方法，利用信标多脉冲信号的相邻子脉冲进行匹配滤波，解决了多普勒频移导致的失配问题，实现利用水声信号准确地获得黑匣子信号的检测，并且利用多个匹配结果的累加进行检测判决，提高了处理增益，满足了水声信标信号处理的需求。该方法原理清晰，实现简单，工程适用性强。

技术方案：一种基于脉冲匹配累加的声信标信号截获处理方法，包括如下步骤：

(1)获取待处理的水声信标观测信号的采样数据序列x(n)，n＝0,1,2,...,L-1，所述n为x(n)的离散时间索引，L为水声信标观测信号长度所对应的采样点个数，取值为正整数，且大于等于3·T₀·f_s和2中较大的一个，其中，T₀为已知的水声信标信号周期，f_s为已知的采样频率；

(2)提取水声信标观测信号中的多个子脉冲信号；

(3)截取每个子脉冲信号所对应的拷贝信号；

(4)将多个子脉冲信号与截取的拷贝信号进行匹配滤波得到多个匹配结果；

(5)将多个匹配结果累加得到累加信号；

(6)利用累加信号进行恒虚警检测判决。

优选的，在步骤(2)中，采用如下方法提取水声信标观测信号中的多个子脉冲信号：

步骤2-1：计算每个子脉冲信号的长度M：

M＝max(round(T·f_s),1)