[发明专利]一种基于极点特征的水下目标探测方法

权利要求书

1.一种基于极点特征的水下目标探测方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：将水下目标回波信号拟合为衰减指数和的信号，根据所述衰减指数和的信号确定水下目标对入射声波的散射响应，通过时域采样得到离散信号；

步骤2：估计多个具有任意幅值、相位、频率与衰减因子的指数函数，根据所述指数函数构造代价函数；

步骤3：根据衰减因子和实际测量数据与对应的近似值间的误差，构建线性矩阵；

步骤4：采用Prony法或者矩阵束法获得极点目标；

步骤5：根据极点目标判断是否存在水下目标，当极点目标是成对出现，且呈共轭分布则存在水下目标。

2.根据权利要求1所述的一种基于极点特征的水下目标探测方法，其特征是：所述步骤1具体为：

步骤1.1：将水下目标回波信号拟合为衰减指数和的信号，通过衰减指数和的信号确定水下目标对入射声波的散射响应函数：

其中，y(t)为水下目标对入射声波的散射响应函数，x(t)为水下目标对入射波的反射回波信号，n(t)为海洋噪声，A_a为复振幅，S_a为信号复频率，M为散射目标的极点个数，t为时间；

步骤1.2：通过时域采样得到y(t)的离散信号y(k)：

其中，y(k)为离散信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于极点特征的水下目标探测方法，其特征是：根据声波在介质中的损耗确定信号复频率，通过下式表示信号复频率：

s_a＝σ_a+jω_a,a＝1,2,…,M (3)

其中，σ_a为声波在介质中的损耗系数，ω_a为极点频率。

4.根据权利要求1所述的一种基于极点特征的水下目标探测方法，其特征是：所述步骤2具体为：

步骤2.1：估计p个具有任意幅值、相位、频率与衰减因子的指数函数，通过下式表示所述指数函数：

b_i＝A_iexp(jθ_i)(5)

z_i＝exp[(α_i+j2πf_i)Δt] (6)

其中，为p个具有任意幅值、相位、频率与衰减因子的指数函数，p是信号的阶数，N是离散信号的长度，A_i为幅值，θ_i为相位，α_i为衰减因子，f_i为频率，Δt为采样间隔，b_i和z_i均为信号复数，i为信号的阶数和；

步骤2.2：构造代价函数，通过下式表示所述代价函数：

其中，ε为代价函数，x(n)为原始信号。

5.根据权利要求1所述的一种基于极点特征的水下目标探测方法，其特征是：所述步骤3具体为：

步骤3.1：确定特征多项式，通过下式表示所述特征多项式：

其中，ψ(z)为特征多项式，z^p-i为关于z的幂函数，z是自变量，p-i为指数，z_i是待求常数，a_i为多项式的系数；

步骤3.2：确定实际测量数据与对应的近似值间的误差，通过下式表示所述误差：

其中，e(n)为实际测量数据与对应的近似值间的误差；

步骤3.3：根据衰减因子和实际测量数据与对应的近似值间的误差，确定线性矩阵，通过下式表示所述线性矩阵：