[发明专利]基于波导不变量的混响抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及声纳信号处理技术领域，具体涉及一种基于波导不变量的混响抑制方法。 

背景技术

浅海环境下，由于声波传播经多途和海底/海面的散射，混响是影响主动声纳检测性能的严重干扰。混响的存在，不仅造成主动声纳常规匹配滤波器检测性能的下降，还造成“满天星斗”的虚警现象。虽然目标回波与混响存在结构上的差异，但由于我们缺乏精确的环境知识参数，模基处理不能得到期望的效果，因此，如何利用对海洋环境变化不敏感的特定参数来表征目标回波与混响的差异性，从而基于这种差异性，实现对混响的抑制，提高检测性能、得到稳健的检测器是势在必行的。 

由波导不变量定义的方程用于估计声源和接收器之间的距离，这个关系不受声速剖面或信道几何特性扰动的影响。波导不变量可以看作恒定的能量条纹，它是距离和频率的函数。波导不变量的值作为条纹的斜率，在很多浅海环境下存在近似等于1的关系。可见，波导不变量是一个对环境变化不敏感的参数。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种基于波导不变量的混响抑制方法，充分利用波导不变量的特性，可以实现稳健的检测器设计的目的，由此解决主动声纳混响的抑制问题，提高主动声纳脉冲状混响的抑制效果。 

本发明是通过以下技术方案实现发明目的： 

一种基于波导不变量的混响抑制方法，其特征在于： 

包括以下步骤： 

步骤一：对阵元接收的阵列数据进行复带移、低通滤波、降采样，基带常规/自适应波束形成处理，常规匹配滤波处理后，输出时域时间波形x(n)=[x₀(n),x₁(n),…,x_M-1(n)]^T，M为波束数目。 

步骤二：对待检测的一段数据(1024点)进行时频分析，得到： 

X=[X(f₁,t₀,T),L X(f_N,t₀,T)]^T

其中，t₀为假设目标延迟，T为快拍长度。 

步骤三：对待检测数据的前后各I/2段数据进行时频分析，I取决于用于估计混响功率谱的数据量的数目。 

步骤四：对混响功率谱估计： 

其中，b的值作为条纹的斜率，I是用于估计功率谱的数据量的总数目。 

步骤四：为取得恒虚警效果进行混响归一化处理： 

步骤五：将进行归一化处理后的待检测数据进行逆傅里叶变换（IFFT）处理，恢复时域波形 

y(n)=[y₀(n),y₁(n),…,y_M-1(n)]^T

本发明能带来以下有益效果： 

基于波导不变量的混响抑制算法对浅海混响具有很好的抑制效果，降低虚警概率，提高检测概率。 

基于波导不变量的混响抑制算法具有恒虚警的性能，不但可以消除混响的影响，还对背景进行了归一化。 

该算法利用波导不变量这个相对比较宽容的波导参量，既利用了传播信道模型知识，又排除了模型参量对环境变化敏感的问题，是相对宽容稳健的检测器，发射信号的带宽越宽，本检测器的效果越好。 

附图说明

图1系统原理框图； 

图2基于波导不变量的混响抑制算法结构框图； 

图3匹配滤波及其时频分析输出图（上图为匹配滤波输出；下图为匹配滤波输出的时频分析图）； 

图4基于波导不变量恒虚警处理及其时频分析输出图（上图为基于波导不变量恒虚警处理；下图为基于波导不变量恒虚警处理后的时频分析图）； 

图5常规恒虚警处理与基于波导不变量恒虚警处理输出图（上图为常规恒虚警处理输出；下图为基于波导不变量恒虚警处理输出）； 

图6降低信混比后匹配滤波及时频分析输出图（上图为匹配滤波输出；下图为匹配滤波输出后的时频分析图）； 

图7降低信混比后基于波导不变量恒虚警处理及其时频分析输出图（上图为基于波导 不变量的恒虚警处理；下图为基于波导不变量恒虚警处理后的时频分析图）； 

图8降低信混比后常规恒虚警处理与基于波导不变量恒虚警处理输出图（上图为常规恒虚警处理输出；下图为基于波导不变量恒虚警处理输出）。 

具体实施方式