[发明专利]一种辐射噪声线谱源深度辨识方法

说明书

本发明公开了一种辐射噪声线谱源深度辨识方法，包括以下步骤：（1）初始化处理参数；（2）读入辐射噪声线谱幅度值，更新线谱幅度序列；（3）判断辐射噪声线谱幅度序列对应的时间长度T是否满足要求，若满足，进行步骤4，否则返回步骤2；（4）将辐射噪声线谱幅度序列划分为多个子序列，分别计算每个子序列辐射噪声线谱幅度的起伏指数，得到线谱幅度起伏指数序列；（5）统计步骤4得到的线谱幅度起伏指数序列中线谱幅度起伏指数超过设定门限值的概率，若此概率大于0.5，则判断辐射噪声线谱源为水面目标；若概率小于0.5，则判断辐射噪声线谱源为水下目标；若概率等于0.5，则无法判断线谱源属性。

技术领域

本发明涉及一种辐射噪声线谱源深度辨识技术,属于水声目标入射噪声信号特征提取与识别技术领域。

背景技术

声纳等水声系统利用水听器阵列接收水中声信号，实现水中目标检测、定位、识别等功能，其中目标识别和定位是尤为重要的环节，关系着指挥人员正确的判断和决策。由于潜艇等水下航行器和水面舰船在航行时所处的深度有明显区别，因此目标深度的辨识对于判别目标的类别具有重要的支持作用。

水声目标识别主要通过提取目标特征量区分目标类型和种类信息。目标特征信息是目标原始数据中包含或可提取的能精确和简化表明目标状态和身份的信息。水声目标主要包括噪声、运动、尾流和几何结构等特征信息，不同水声目标的特征信息不同。潜艇等水下航行器和水面舰船在航行中不可避免地产生辐射噪声，因此水中目标的辐射噪声是目前被动声纳工作的主要信息源，辐射噪声的特征是被动声纳目标识别的主要依据。

水中目标辐射噪声线谱(简称线谱)是指辐射噪声功率中稳定的离散频率分量，特别是低频线谱传播距离远，有较好稳定性，对其进行检测是低噪声、安静型水下目标探测和识别的重要途径。受海面海浪、内波等的影响，作为辐射噪声线谱源的潜艇等水下航行器和水面舰船的深度常常会发生起伏波动，这种现象被称为海洋对舰船目标的深度调制作用。而根据水声传播理论，深度的波动会导致辐射噪声中的线谱在传播过程中其幅度会发生起伏。尽管线谱幅度起伏与距离、海况、散折射等多种因素有关，但现有研究结果表明秒级的信号起伏是由声源在垂直和水平方向的位置波动带来的。因此，利用线谱起伏的差异性，对于有效辨别线谱源位于水面还是水下具有重要意义。

本发明对被动声纳处理输出的线谱幅度序列进行分析，计算该序列中线谱幅度的起伏指数LSAFI(Line Spectrum Amplitude Fluctuation Index)，通过统计线谱幅度起伏指数超过设定门限值的概率，实现线谱源深度的辨别。

发明内容

本发明的目的是为了针对辐射噪声线谱源的深度判别问题，提供一种辐射噪声线谱源深度辨识方法。该方法先对给定的目标辐射噪声线谱幅度序列的时间长度进行判断，对于满足时长条件的辐射噪声线谱幅度序列，将其划分为多个子序列，分别计算每个子序列的线谱幅度起伏指数LSAFI，然后统计线谱幅度序列中线谱幅度起伏指数超过设定门限值的概率，根据此概率值判别线谱源是水面目标还是水下目标。

为达到上述目的，本发明采用的方法是：一种辐射噪声线谱源深度辨识方法，包括如下步骤：

(1)初始化处理参数；

(2)读入辐射噪声线谱幅度值，更新线谱幅度序列A(n)；

(3)判断辐射噪声线谱幅度序列对应的时间长度T是否满足要求，若满足，进行步骤4，否则返回步骤2；

(4)将辐射噪声线谱幅度序列A(n)划分为Q个子序列，计算每个子序列中辐射噪声线谱幅度的起伏指数，并构成线谱幅度起伏指数序列LSAFI(q)；

(5)统计步骤4得到的线谱幅度起伏指数序列LSAFI(q)中各指数超过门限λ的概率p，若p0.5，则判断对应的线谱源为水面目标；若p0.5，则判断对应的线谱源为水下目标；p＝0.5时，则对应的线谱源属性无法判断。