[发明专利]一种基于分布式多浮标匹配的目标线谱特征辩识方法

权利要求书

1.一种基于分布式多浮标匹配的目标线谱特征辩识方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，参数初始化：

步骤1.1，根据目标辐射噪声功率谱分析的频率下限f_L、频率上限f_H、频率分辨率Δf获得功率谱分析频带内的离散频率点数K；

步骤1.2，获取浮标数N、浮标每帧输出的最大线谱数M、线谱数据缓存帧数P、线谱检测帧数门限值η和线谱检测帧号差门限值ρ；

步骤1.3，初始化N个P行K列、元素全为零的浮标线谱历程矩阵F_i，N个K列、元素全为零的浮标稳定线谱序列f_i，N个K列、元素全为零的和序列S_i，N个2行K列、元素全为零的矩阵W_i，N个K列、元素全为零的向量λ_i，i=1,2,…,N，K表示功率谱分析频带内的离散频率点数；

步骤1.4，变量一FrameNo初值为0；

步骤1.5，获取各浮标的空间坐标z_i(x_i, y_i)，各浮标x坐标的最大值为x_max，x坐标的最小值为x_min，y坐标的最大值为y_max，y坐标的最小值为y_min，(x_i, y_i)表示二维平面上某一点的坐标；

步骤1.6，多浮标线谱联合辨识的空间范围由A(min(x_min,-Hgh),min(y_min,-Wdt))，B(min(x_min,-Hgh),max(y_max,Wdt))，C(max(x_max,Hgh),max(y_max,Wdt))，D(max(x_max,Hgh), min(y_min,-Wdt))四点确定的矩形区域R，min(a,b)表示取a和b两者值较小的那一个，max(a,b)表示取a和b两者值较大的那一个，Hgh为最小区域范围的半高度，Wdt为最小区域范围的半宽度；

步骤1.7，沿x轴和y轴方向的空间分辨率均为Δh，将矩形区域R离散化为由H×G个点构成的离散点集合{T(h,g)}，H表示矩形区域R离散化点横坐标个数，G表示矩形区域R离散化点纵坐标个数，h = 1, 2 , … , H，g =1, 2 , … , G，令x_A、x_B、x_C分别表示A、B、C点的x坐标，y_A、y_B、y_C分别表示A、B、C点的y坐标，

其中，{T(h,g)}中各点均匀分布，表示向下取整；

步骤1.8，计算离散点集合{T(h,g)}中各点与各浮标的空间坐标z_i(x_i, y_i)之间的距离，得到N个G行H列的矩阵r_i(h,g)，

步骤1.9，给定线谱强度最大值SL₀，功率谱分析窗长T，功率谱线谱分析带宽B_W，功率谱分析平均次数L，线谱检测的虚警概率P_FA；

步骤2，对浮标输出的线谱数据进行规范化处理，得到浮标线谱历程矩阵F_i；

步骤3，对得到的浮标线谱历程矩阵F_i进行处理，得到浮标稳定线谱：

步骤3.1，对浮标线谱历程矩阵F_i分别按列求和，得到和序列S_i：

其中，k = 1, 2 , … , K，S_i(k)表示向量S_i的第k个元素，u表示行索引变量，v表示列索引变量；

步骤3.2，对向量λ_i进行赋值：

其中，k = 1, 2 , … , K，λ_i(k)表示向量λ_i的第k个元素；

步骤3.3，根据向量λ_i中的各元素取值，对浮标稳定线谱序列f_i进行赋值：

步骤3.4，定义序列U(k)：

其中，U(k)表示浮标稳定线谱序列f_i在第k个元素处的最大值；

步骤4，对浮标稳定线谱进行联合处理，辨识并去除干扰线谱，得到浮标疑似目标线谱：

步骤4.1，读入N个浮标输出的一帧环境噪声级测量值序列NL_i(k)；

步骤4.2，计算目标位于离散点集合{T(h,g)}中各点时，信号到达各浮标的传播损失：

其中，TL_i(h,g)表示信号到达各浮标的传播损失；

步骤4.3，计算目标位于离散点集合{T(h,g)}中各点时，浮标i检测频率为U(k)的线谱阈值：

其中，DT_i(h,g,k)表示线谱检测阈值，SL₀表示线谱强度最大值；

步骤4.4，计算目标位于离散点集合{T(h,g)}中各点时，浮标i检测频率为U(k)的线谱检测指数：

其中，d_i(h,g,k)表示线谱检测指数，T表示功率谱分析窗长，B_W表示功率谱线谱分析带宽，L表示功率谱分析平均次数；

步骤4.5，计算目标位于离散点集合{T(h,g)}中各点时，浮标i检测频率为U(k)的线谱检测概率：

其中，表示浮标i检测频率为U(k)的线谱检测概率，P_FA表示线谱检测的虚警概率，表示自由度为2L非中心参数为的卡方分布在处的右尾概率；

步骤4.6，计算目标位于离散点集合{T(h,g)}中各点时，频率为f_i(k)的线谱能够被N个浮标同时检测的先验概率：

其中，表示频率为f_i(k)的线谱能够被N个浮标同时检测的先验概率，表示浮标n检测频率为U(k)的线谱检测概率，n= 1, 2 , … , N；

步骤4.7，计算频率为f_i(k)的线谱能够被N个浮标同时检测的先验概率最大值：

其中，表示频率为f_i(k)的线谱能够被N个浮标同时检测的先验概率最大值；

步骤4.8，计算频率为f_i(k)的线谱被N个浮标同时检测的概率序列γ_i：

其中，表示频率为f_i(k)的线谱被N个浮标同时检测的概率，表示向量λ_n的第k个元素；

步骤4.9，若β_i(k)γ_i(k)，则频率为f_i(k)的线谱为干扰线谱，并令W_i(1,k) = -1，W_i(2,k) = FrameNo；否则，频率为f_i(k)的线谱为疑似目标线谱，并令W_i(1,k) = 1，W_i(2,k) =FrameNo；

步骤5，对浮标疑似目标线谱序列进行联合处理，提取得到目标线谱。