[发明专利]一种基于平移不变性的信源数鲁棒检测方法

说明书

本发明公开了一种基于平移不变性的信源数鲁棒检测方法，首先构建数据矩阵，然后以鲁棒方式从脉冲噪声环境中提取潜在信号子空间，并估计子空间的秩，具有可抵抗脉冲尖峰和计算量小的特点。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，特别涉及一种基于平移不变性的信源数鲁棒检测方法。

背景技术

发展水声通信技术是国家海洋战略及现代海军建设的需要。由于电磁波在水中衰减严重，高频无线电通信无法适用于水下通信的场景。水下航行器与母船/基地的通信联络可采用3-300Hz的超低频频段。实践证明：水声通信的合适载波频率为4k Hz左右，可见其BW0.707带宽极低，这与人们熟悉的高频无线电通信有本质区别。此外，海洋环境复杂，噪声干扰大。因此，水声通信技术有相当难度。虽然常规的无线通信技术无法直接应用于水声通信，但在原理上是相通的。一般情况下，我们处理的是基带信号。因此，对于水声通信的信号处理，关键在于传统模型的修正。本专利提出一种基于平移不变性的信源数鲁棒检测方法，用于水下目标物体个数的检测。

在脉冲噪声环境中，检测信源的个数K，信号模型示意图如附图5：

现有N个传感器构成的均匀线性阵列(ULA)，用于接收从K个目标发来的波动信号s₁(t),s₂(t),…,s_K(t)。在t时刻，ULA接收到的信号可以建模成：

y(t)＝As(t)+n(t)，t＝1,2,…,T，

其中，

y(t)＝[y₁(t) … y_N(t)]^T，

s(t)＝[s₁(t) … s_K(t)]^T，

A＝[a(θ₁) … a(θ_K)]，

λ为信号波长，d为阵元间距，θ_k为第k个目标的方向角，而n(t)＝[n₁(t) … n_N(t)]^T为t时刻各阵元上的噪声。

这里，噪声向量n(t)建模成脉冲噪声(impulsive noise)。

对于上述模型，现有的信源检测方案：

1)信息论准则，包括MDL准则，AIC准则，GIC准则等：不适用于脉冲噪声，不适用于衰减信号；

2)秩估计方法，包括SAMOS,ESTER,MUSIC等：不适用于脉冲噪声；

3)鲁棒信息论准则，包括鲁棒MDL准则，鲁棒AIC准则，鲁棒BIC准则等：不适用于衰减信号，一致性无法得到保障；

4)MCD估计器，MM估计器：一致性无法得到保障。

发明内容

针对现实中存在的缺陷，本发明提供一种基于平移不变性的信源数鲁棒检测方法。

为了解决上述技术难题，本发明的技术方案为：

一种基于平移不变性的信源数鲁棒检测方法，包含以下步骤：

首先，构建数据矩阵：

Y＝X+N，

其中，Y＝[y(1) … y(T)]，X＝A[s(1) … s(T)]和N＝[n(1) … n(T)]分别为干净信号和噪声信号部分。

一方面，由奇异值分解，可以得到：