[发明专利]一种基于水下目标磁异常信号的最优小波基函数选取方法

说明书

本发明公开了一种基于水下目标磁异常信号的最优小波基函数选取方法，包括以下步骤，采集水下目标磁异常信号，获取水下目标磁异常信号的第一增强信号；根据水下目标磁异常信号和第一增强信号的相对关系指标，构建水下目标磁异常信号的水下目标磁场航空探测模型，水下目标磁场航空探测模型用于获取水下目标磁异常信号的最优小波基函数；本发明基于传统信号处理评估指标提出了一种小波基选取综合评估指标，利用综合评估指标对水下目标典型磁异常信号的不同小波基处理结果进行评估分析，得到最优小波基，利用该方法得到的小波基对航空磁异常信号进行小波增强有很好的效果，优于大部分小波基函数。

技术领域

本申请涉及海洋参数反演技术领域，具体而言，涉及一种基于水下目标磁异常信号的最优小波基函数选取方法。

背景技术

航空平台搭载高灵敏度磁探仪探测水下目标磁异常信号已经成为航空反潜探测作战的重要手段。但是在实际探测过程中，由于受到地磁背景、航空平台磁干扰、海浪磁场等因素的影响，测量磁异常信号的信噪比通常都小于1，且噪声的类型包含高斯白噪声、非高斯噪声和有色噪声等，这些复杂的噪声大大增加了磁异常信号检测的难度。由于小波变换具有时域-频域局部化特性，理论上对于水下目标航空磁异常信号具有较好的增强效果，目前国内外研究人员也将小波变化应用到航空磁异常仿真和实测信号的增强处理中，并取得了很好的效果。

不同的小波基在处理同一个航空磁异常信号时，将产生不同的处理结果，因此，如何选择最优小波基是小波分析在应用时面临的一个非常棘手的问题。

发明内容

针对该问题，本发明的目的是提出了一种最优小波基选取方法，该方法通过理论分析提出了一种小波基选取评估指标，利用评估指标对水下目标典型磁异常信号的不同小波基处理结果进行评估分析，得到最优小波基，通过水下目标航空磁异常探测仿真信号对得到的最优小波基进行试验验证，试验结果表明，利用该方法得到的小波基对航空磁异常信号进行小波增强有很好的效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于水下目标磁异常信号的最优小波基函数选取方法，包括以下步骤：

采集水下目标磁异常信号，获取水下目标磁异常信号的第一增强信号；

根据水下目标磁异常信号和第一增强信号的相对关系指标，构建水下目标磁异常信号的水下目标磁场航空探测模型，水下目标磁场航空探测模型用于获取水下目标磁异常信号的最优小波基函数，其中，最优小波基函数用于对水下目标磁异常信号进行信号增强，获得第二增强信号。

优选地，在获取第一增强信号的过程中，通过选取小波基函数，对水下目标磁异常信号进行信号增强处理，获取第一增强信号，其中，小波基函数包括最优小波基函数，第一增强信号包括第二增强信号。

优选地，在构建水下目标磁场航空探测模型的过程中，相对关系指标包括第一指标、第二指标、第三指标、第四指标，其中，

第一指标用于表示第一增强信号的增强效果；

第二指标用于表示水下目标磁异常信号和第一增强信号之间的均方误差；

第三指标用于表示第一增强信号相对于水下目标磁异常信号的相似度；

平滑度用于表示第一增强信号的第一差分数的第一方差根，与水下目标磁异常信号的第二差分数的第二方差根之间的方根差比值，其中，方根差比值越小，增强效果越好。

优选地，在构建水下目标磁场航空探测模型的过程中，分别对第一指标、第二指标、第三指标、第四指标进行归一化处理，根据处理后的结果，构建水下目标磁场航空探测模型。

优选地，根据第一归一化公式，分别对第一指标、第三指标进行处理获得第一模型、第三模型；

根据第二归一化公式，分别对第二指标、第四指标进行处理获得第二模型、第四模型；