[发明专利]一种水下声场中的弱信号增强方法

说明书

技术领域

本发明属于水声弱信号增强技术，尤其涉及一种用于提高弱信号检测的效果的，水下声场中的弱信号增强方法。

背景技术

水声弱信号指被强噪声淹没的微弱水声信号。传统的水声弱信号检测技术通常利用噪声与弱信号的统计特性及相关性的差异来实现弱信号的检测与提取。这种检测方法主要分为两种思路：一种是基于时域信息的检测，通过各种变换来提取特征参数实现检测；另一种思路则基于空域信息，通过阵增益与空域滤波等方法实现弱信号检测。然而这些传统的水声弱信号检测技术对于低频弱信号都有较大的局限性。水声弱信号增强技术对于提高声呐的作用距离，提高探测能力和目标识别准确性具有重要的意义。

参量阵技术产生以后，人们试图利用参量阵逆过程实现对弱信号的检测。文献“Long-apertureparametricreceivingarrays.J.Acoust.Soc.Am，1975，Vol.57,No.5：1150-1155.”就曾对此方法进行过探讨，但由于参量阵技术本身存在着阵增益过低和非线性效率的问题，所以这种技术仅仅限于理论上的讨论分析中。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高探测能力和目标识别准确性的，水下声场中的弱信号增强方法。

一种水下声场中的弱信号增强方法，包括以下几个步骤，

步骤一：利用非线性波动方程建立弱信号增强的参数模型；

步骤二：测量介质的非线性参数；

步骤三：估计声场中弱信号的频率和幅度；

步骤四：由接收点R₀前d米处的泵波发生器发射两列角频率为ω₂和ω₃的泵波信号，利用三列声波的非线性耦合共振，在声波的传播过程中将泵波的能量转化为弱信号波的能量；其中三列声波满足三波耦合共振关系，ω₁+ω₂＝ω₃，其中ω₁为弱信号频率；

步骤五：根据泵波发生器与接收水听器之间的收发距离d,调整泵波信号的幅度，使接收水听器与弱信号增强模型的最大增益点位置一致，实现弱信号的最大增强；

步骤六：重复步骤三到步骤六，动态调整泵波波形，得到弱信号的最大增益，实现对时变弱信号的增强。

本发明一种水下声场中的弱信号增强方法，还可以包括：

1、弱信号增强的参数模型为：

∂V(x,t)∂x+1c0∂V(x,t)∂t=Γ(V(β,x,t))]]>

其中V(x,t)＝v₁(x,t)+v_a(x,t)，x为位移，t为时间，c₀为声速，β为介质的非线性参数，Γ(V(β,x,t))为非线性势函数，针对复信号v₁(x,t)，泵波发射系统发射的泵波为v_a(x,t)。

2、弱信号的最大增益为：