[发明专利]一种辐射噪声线谱频域自适应增强方法

说明书

本发明公开了一种辐射噪声线谱频域自适应增强方法，包括以下步骤：1、读入水声目标辐射噪声数据，初始化自适应线谱增强器(ALE)的参数与迭代时刻n；2、开始迭代，根据ALE的延时与阶数，确定n时刻ALE的输入；3、将输入变换到频域，根据ALE的权重计算出n时刻ALE的输出，并得到与原始数据的误差；4、通过误差反馈，使用本发明中的自适应算法在频域更新ALE下一时刻的权重；(5)进入下一时刻n＝n+1，若n小于辐射噪声数据长度，返回步骤(2)继续迭代；否则线谱增强过程结束，得到ALE的输出，可进一步用于线谱检测与提取。

技术领域

本发明属于水声目标辐射噪声信号特征提取与识别技术领域，尤其涉及一种辐射噪声线谱频域自适应增强方法。

背景技术

水声目标识别是海洋科学研究中的一大核心问题，指的是对声呐接收的水声信号进行分析，提取目标特征以区分目标类型和种类信息。潜艇、舰船等水声目标在航行中不可避免地会产生辐射噪声，因此水声目标的辐射噪声是目前被动声纳工作的主要信息源，辐射噪声的特征是被动声纳目标识别的主要依据。辐射噪声的功率谱由连续谱与离散频率上的窄带分量(线谱)构成。其中的线谱分量，通常由船舶的机械振动、螺旋桨工作等产生，可以体现目标的主要特征，如船舶类型、转速、叶片数等。像潜艇、商船、鱼雷等水声目标的辐射噪声中都包含有丰富的线谱成分，特别是其中的低频线谱，具有传播距离远、能量相对较高的特点。因此，线谱特征被广泛地应用于被动声呐探测与识别，是水声领域重要的研究内容。

然而，由于复杂多变的水下环境，加上船舶的隐蔽性不断提高，线谱成分通常会被淹没在较强的背景噪声中，一般使用的传统功率谱分析方法，经常会存在对辐射噪声线谱的误判与漏判，对后续的分析结果产生严重的影响。因而在复杂背景、低信噪比的情况下准确提取线谱已成为了一个关键的环节，也是水声技术中的一大难题。

自适应线谱增强是一种自适应滤波方法，可以用来强化辐射噪声中的线谱成分，抑制背景噪声。自适应的特点是能够在不需要先验条件的情况下，随外界输入的变化而自我调整参数，始终保持最优的滤波结果。目前最经典也是应用最多的是基于最小均方(LMS)的算法，但是LMS算法在信噪比低、非白背景的情况下性能下降明显，如何进一步提升自适应线谱增强算法性能具有重大研究意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种辐射噪声线谱频域自适应增强方法,以解决辐射噪声线谱特征提取的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种辐射噪声线谱频域自适应增强方法，包括以下步骤：

步骤1、读入水声目标辐射噪声数据，初始化自适应线谱增强器参数与迭代时刻n；

步骤2、开始迭代，根据自适应线谱增强器的延时与阶数，确定n时刻自适应线谱增强器的输入；

步骤3、将输入变换到频域，根据自适应线谱增强器的权重计算出n时刻自适应线谱增强器的输出，并得到与原始数据的误差；

步骤4、通过误差反馈，使用自适应算法在频域更新自适应线谱增强器下一时刻的权重；

步骤5、进入下一时刻n＝n+1，若n小于辐射噪声总长度，返回步骤2继续迭代；若n≥辐射噪声总长度，线谱增强过程结束，得到自适应线谱增强器的输出。

进一步的，步骤1包括以下步骤：

步骤1.1、读入目标辐射噪声数据，得到长度为K的序列x(k)，k＝0,1,…,K-1；

步骤1.2、设定自适应线谱增强器的阶数L、延时Δ；

步骤1.3、设定自适应算法的参数μ、α、ρ、β；

步骤1.4、初始化自适应线谱增强器的频域权向量；初始化自适应线谱增强器；输出序列y(k)＝0，k＝0,1,…,K-1；