[发明专利]一种低信噪比下水声通信信号实时检测提取方法

说明书

本发明涉及一种低信噪比下水声通信信号实时检测提取方法，属于水声通信侦察技术领域。本发明针对水声信道环境噪声干扰严重，信号接收信噪比往往较低，导致水声通信信号检测提取困难的问题，提出一种低信噪比下水声通信信号实时检测提取方法，该方法借鉴语音信号增强思想，利用改进谱减算法将接收的水声通信信号进行谱减降噪处理，提高信号接收信噪比，结合平均周期图时间累积、形态滤波、宽带信号检测、双滑窗提取等技术，有效实现低信噪比下水声通信信号的实时检测提取。

技术领域

本发明涉及水声通信侦察技术领域，特别是指一种低信噪比下水声通信信号实时检测提取方法。

背景技术

水声通信作为目前水下远距离通信的唯一有效手段，技术发展已较为成熟。潜艇、无人潜航器、鱼雷、水下信息网之间，以及水下装备与水面舰船之间均是以水声通信为基础，对水声通信信号的侦察有助于了解敌方作战能力和意图，为战场态势掌控和指挥决策提供强有力的支持。因此，针对非合作水下通信信号的侦察已成为通信侦察领域的研究热点。

水声通信信号检测提取作为水声通信信号侦察的基础，受水声信道环境噪声影响，第三方接收的信号信噪比往往较低，导致信号检测概率低。如何实现低信噪比下水声通信信号的高概率检测提取，是目前研究的重点。当前，针对水声通信信号检测，多是采用频域检测方法，通过固定门限判断是否存在信号，存在虚警率过高的问题；通信信号提取方面，多是采用双滑窗提取方法，该方法要实现较低的提取误差，需要较高的接收信噪比要求。在低信噪比条件下，尚没有一种能够实现水声通信信号实时检测提取的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种低信噪比下水声通信信号实时检测提取方法，该方法借鉴语音信号增强思想，利用改进谱减算法将接收的水声通信信号进行谱减降噪处理，提高信号接收信噪比，结合平均周期图时间累积、形态滤波、宽带信号检测、双滑窗提取等技术，有效实现低信噪比下水声通信信号的实时检测提取。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种低信噪比下水声通信信号实时检测提取方法，包括以下步骤：

(1)变量初始化，包括平均周期图积分时间长度、滑动窗长、滑动窗步距、第一帧信号检测标志、上一帧信号有无标志、信号提取标志的初始化；

(2)根据第一帧信号检测标志的值，采用不同方式从原始采样信号缓存中读取信号生成待检测信号；

(3)对生成的待检测信号进行平均周期图时间累积，获取信号周期谱；

(4)对信号周期谱进行形态滤波，精确估计信号频谱的噪声基底；利用获取的噪声基底对信号进行白化处理，消除信号的杂散点和毛刺；

(5)对白化处理后的信号进行宽带信号检测，检测当前帧信号有无通信信号，若检测到通信信号，则估计信号的载频、带宽、信噪比；

(6)若当前帧信号未检测到通信信号，且上一帧信号也未检测到通信信号，则执行步骤(7)；若当前帧信号检测到通信信号，而上一帧信号未检测到通信信号，则执行步骤(8)；若当前帧信号检测到通信信号，且上一帧信号也检测到通信信号，则执行步骤(9)；若当前帧信号未检测到通信信号，而上一帧信号检测到通信信号，则执行步骤(10)；

(7)更新第一帧信号检测标志的值，保存当前帧信号头部滑动窗步距时长的信号，返回执行步骤(2)；

(8)更新第一帧信号检测标志、上一帧信号有无标志的值，信号捕获开始，保存当前帧信号，记录信号开始时间和起止频率，返回执行步骤(2)；

(9)更新第一帧信号检测标志的值，保存当前帧尾部滑动窗步距时长的信号，记录信号起止频率，返回执行步骤(2)；

(10)更新第一帧信号检测标志、上一帧信号有无标志、信号提取标志的值，信号捕获完成，保存当前帧尾部滑动窗步距时长的信号，记录信号截止时间和起止频率，执行步骤(11)；