[发明专利]基于循环谱截面特征的舰船辐射噪声线谱稳健提取方法

说明书

本发明公开了一种基于循环谱截面特征的舰船辐射噪声线谱稳健提取方法，包括以下步骤：S10、获取舰艇噪声特征采样数据，对其进行预处理，得到舰艇辐射噪声数据；S20、将舰艇辐射噪声数据进行分帧处理，计算其频率等于零的循环谱截面特征，并对截面特征进行累积处理，得到经过累积处理的循环谱截面特征；S30、根据经过累积处理的循环谱截面特征，估计得到舰船辐射噪声数据的线谱个数及其位置。该方法解决当频率分辨率设置不合理时，难以精确计算舰艇辐射噪声数据的循环谱截面特征问题，同时本发明方法在低信噪比环境中线谱提取性能良好，计算量小，适合工程上对舰船辐射噪声线谱进行快速稳健估计。

技术领域

本发明属于信号处理领域，具体涉及一种基于循环谱截面特征的舰船辐射噪声线谱稳健提取方法。

背景技术

在复杂的海洋环境下能够对水面及水下目标辐射噪声低频线谱特征进行稳定提取，是水声领域的学者们长期关注的研究内容。

短时傅里叶变换是线谱提取的一种常用方法，但是该方法抗噪声能力较差。由于高阶累积量法具有自动抑制高斯噪声的能力，因此基于高阶累积量的谱分析方法在线谱分析中得到重视。文献《时间序列分析一高阶统计量方法》详细研究了高阶累积量的算法特性及相对功率谱的突出优势，但是高阶累积量的计算复杂度较大。文献《小波变换用于舰船辐射噪声调制信息检测》利用小波的多分辨分析方法，实现调制信号和舰船辐射噪声的分离，其结果表明该方法在一定条件下可以更好地提取舰船辐射噪声的调制信息，但是小波基的选取目前主要靠经验选择，并且不同小波基的选取对算法的影响较大，导致该算法的稳健性不强。文献《基于高阶统计量的水下目标动态谱特征增强研究》结合自适应线谱增强技术和高阶统计量的分析方法，提出了基于四阶累积量切片的自适应动态线谱增强算法，并在理论上证明了该算法能获得较大的信噪比增益，且能在低信噪比的情况下有效地实现高斯色噪声与水下目标线谱信号的分离，但是该方法的稳健性较差，且计算复杂度较高，工程实现较难。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种基于循环谱截面特征的舰船辐射噪声线谱稳健提取方法，具有较强的抗噪声能力且易于工程实现。

实现本发明的技术解决方案为：一种基于循环谱截面特征的舰船辐射噪声线谱稳健提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10、获取舰艇噪声特征采样数据，对其进行预处理，得到舰艇辐射噪声数据，转入S20。

S20、将舰艇辐射噪声数据进行分帧处理，计算其频率等于零的循环谱截面特征，并对截面特征进行累积处理，得到经过累积处理的循环谱截面特征转入S30。

S30、根据经过累积处理的循环谱截面特征估计得到舰船辐射噪声数据的线谱个数及线谱对应的位置。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：本发明充分利用了舰船辐射噪声的循环平稳性，抗噪声能力强，同时该方法解决了低信噪比条件下，线谱难以判断的问题，以及解决了由于频率平滑点数设置不合理导致循环谱截面线谱特征丢失情况，并且该方法仅仅计算循环谱的一个截面特征，运算速度快，适合工程上对辐射噪声线谱进行快速稳健提取。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为根据本发明实施例的辐射噪声的时域图。

图3为根据本发明实施例提取的辐射噪声线谱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。