[发明专利]一种基于长时间相干累加的运动目标线谱增强方法

说明书

本发明公开了一种基于长时间相干累加的运动目标线谱增强方法。步骤1：获取被动声呐接收数据；步骤2：建立运动目标接收信号模型；步骤3：将步骤1的接收数据输入步骤2的运动目标接收信号模型，得到目标能量集中的功率谱估计结果。本发明针对目标和接收器之间发生相对运动产生的多普勒效应导致水声目标线谱检测性能下降的问题。

技术领域

本发明属于被动声呐信号处理目标探测领域，具体涉及一种基于长时间相干累加的运动目标线谱增强方法。

背景技术

被动声呐系统具有较高的隐蔽性和较远的探测距离，是进行水下目标探测的主要手段之一。通常，被动声呐目标检测是通过处理目标辐射噪声来完成的，而水下目标辐射噪声通常由线谱和连续谱叠加而成，相较于宽带连续谱，窄带线谱在单位带宽上具有更高的能量和更强的稳定性，因此从辐射噪声谱中提取线谱成分有利于在复杂环境下实现对目标的探测。然而世界航运的迅速发展以及人类近岸工业活动愈加频繁导致了低频海洋环境噪声级逐年增加，且减振降噪技术的应用大幅度降低了舰船辐射噪声强度，这使得被动声呐的工作环境更加恶劣，从而对被动声呐检测性能的改善提出了更高的要求。

目前声呐设备大多通过长时间积分处理的手段获取高信噪比增益，比如周期图法功率谱估计，可以对信号进行长时间相干累积，是宽带噪声中窄带分量的最优检测器。但是当目标和接收器之间发生相对运动时，被动声呐接收信号的频谱会产生多普勒展宽，若仍采用基于平稳信号假设的相干累加法进行目标检测，不仅长时间积分的处理增益会受到限制，还会产生由模型失配引起的误差。

发明内容

本发明提供一种基于长时间相干累加的运动目标线谱增强方法，主要针对目标和接收器之间发生相对运动产生的多普勒效应导致水声目标线谱检测性能下降的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于长时间相干累加的运动目标线谱增强方法，所述运动目标线谱增强方法包括以下步骤：

步骤1：获取被动声呐接收数据；

步骤2：建立运动目标接收信号模型；

步骤3：将步骤1的接收数据输入步骤2的运动目标接收信号模型，得到目标能量集中的功率谱估计结果。

一种基于长时间相干累加的运动目标线谱增强方法，所述步骤1获取被动声呐接收数据具体为，对T时间内的信号x(n),n＝0,1,...,N_x-1进行分段，每段信号表示如下：

x_k(n)＝x(n+kD') n＝0,1,...,N₀-1 (1)

其中N_x＝T/T_S代表信号离散采样个数，N₀＝T₀/T_S代表每段信号点数，D'＝D/T_S代表滑动点数；T_S代表离散采样时间间隔；T₀和D分别代表每段信号长度和滑动长度。

一种基于长时间相干累加的运动目标线谱增强方法，所述步骤2建立运动目标接收信号模型具体为，为二阶多项式相位信号。

一种基于长时间相干累加的运动目标线谱增强方法，所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3.1：基于步骤1的分段信号，对每段信号进行离散傅里叶变换，得到每段信号的频谱；

步骤3.2：在时频域中利用多项式Radon-多项式傅里叶变换PRPFT自动匹配信号的频率变化，同时补偿段间信号相位差，之后进行积分可得到参数域的相干积分结果；

步骤3.3：利用最大值投影法获得信号能量长时间相干积分的功率谱G_ai。