[发明专利]基于EMD和压缩感知的水声目标辐射噪声分类方法及系统

权利要求书

1.一种基于EMD和压缩感知的水声目标辐射噪声分类方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)、获取不同舰船辐射噪声的原始信号，采用EMD方法对不同舰船辐射噪声的原始信号进行模态分解得到多个基本模式分量；

步骤2)、利用压缩感知方法提取每一个基本模式分量的线谱分量；

步骤3)、根据每个基本模式分量的线谱分量计算得到基本模式分量和该基本模式分量相对应的原始信号的最大互信息系数，根据最大互信息系数计算得到最能体现原始信号特征的线谱分量；

步骤4)、对最能体现原始信号特征的线谱分量进行稀疏字典的训练；

步骤5)、对训练后的信号线谱分量进行时域、频域以及稀疏域特征提取形成特征集，利用形成的特征集对水声目标辐射噪声进行分类。

2.根据权利要求1所述的一种基于EMD和压缩感知的水声目标辐射噪声分类方法，其特征在于，采用EMD方法将不同舰船辐射噪声的原始信号x(t)分解为若干个IMF分量和一个残余分量：

3.根据权利要求2所述的一种基于EMD和压缩感知的水声目标辐射噪声分类方法，其特征在于，采用EMD方法将不同舰船辐射噪声的原始信号x(t)分解具体包括以下步骤：

步骤1.计算原始信号的所有局部极值点，将所有极值点分别用三次样条插值算法拟合得到信号的上包络线f_max(t)和下包络线f_min(t)，上包络线f_max(t)和下包络线f_min(t)的均值作为原始信号的均值包络m(t)，得到：

步骤2.用原始信号x(t)减去均值包络m(t)，得到

h₁(t)＝x(t)-m(t) (2)

若h₁(t)不满足基本模式分量限定要求，则将h₁(t)作为原始信号，重复上述步骤1和步骤2，直至得到的h₁(t)满足基本模式分量限定要求，记为：

c₁(t)＝h₁(t) (3)

步骤3.利用原始信号x(t)减去c₁(t)，得到剩余值序列r₁(t)：

r₁(t)＝x(t)-c₁(t) (4)

步骤4.令r₁(t)为新的原始信号，重复操作步骤1～步骤3，直到满足预先设定的停止准则后停止，即可得到若干个IMF分量和一个残余分量。

4.根据权利要求2所述的一种基于EMD和压缩感知的水声目标辐射噪声分类方法，其特征在于，根据每个基本模式分量的线谱分量计算得到基本模式分量和原始信号的最大互信息系数，选出基本模式分量和原始信号相关的线谱：

式中：a,b是基本模式分量在y方向上的划分格子的个数，B是变量，I(IMF_i；x(t))表示第i个固有模态分量和原始信号的互信息。

5.根据权利要求4所述的一种基于EMD和压缩感知的水声目标辐射噪声分类方法，其特征在于，通过计算每个基本模式分量与原始信号的最大互信息值，对最大互信息值中最大的4个基本模式分量进行线谱提取，从而选出基本模式分量中和原始信号相关性最大的四个的线谱分量，通过计算原始信号与提取的线谱分量的最大互相关系数，得到最能体现原始信号特征的线谱分量。

6.根据权利要求1所述的一种基于EMD和压缩感知的水声目标辐射噪声分类方法，其特征在于，利用K-奇异值算法对提取的最能体现原始信号特征的线谱分量进行稀疏字典的训练，并将每类信号训练所得的稀疏编码中非零元素位置提取，将相应位置所对应的字典元素进行整合，形成全新的字典。