[发明专利]基于调制谱特征的水中目标在线筛选方法

权利要求书

1.一种基于调制谱特征的水中目标在线筛选方法，其特征在于，其步骤包括，

S1，通过接收阵接收水中目标辐射噪声信号；

S2，对接收阵接收的水中目标辐射噪声信号进行信号放大的预处理，将经过预处理的辐射噪声信号送入L个不同频段的带通滤波器，把预处理的辐射噪声信号分解为L个不同频段的窄带信号；

S3，将步骤S2得到的L个不同频段的窄带信号进行平方检波，获取噪声幅度调制信号，然后将其送入低通滤波器进行低通滤波，获取L个低频噪声幅度调制信号

S4，将L个低频噪声幅度调制信号分别进行傅立叶变换，得到每一个频段的窄带信号的DEMON谱S_l(ω)，l∈[1,...,L]；

S5，将L个频段的窄带信号的DEMON谱进行多频带加权融和，获取水中目标辐射噪声信号的DEMON谱，再对其进行时频综合，得到时频综合的DEMON谱融合结果；

所述的步骤S5，其具体包括：

用信息熵表征信号的不确定度，信息熵的表达式为：

式中，p_i为第i个信号的概率分布，0≤p_i≤1，i＝1,2,…,N；通过计算L个频段的窄带信号的DEMON谱的概率分布和信息熵，得到表征DEMON谱结构的谱确定度；

DEMON谱的概率分布的表达式为：

式中，E(i)表示第i个DEMON谱系数值，p_i表示第i个DEMON谱系数值的概率分布，将DEMON谱的概率分布代入信息熵的表达式中，分别计算出某时刻L个频段的窄带信号的DEMON谱信息熵；

根据各个频段的DEMON谱信息熵，对各个频段的窄带信号的DEMON谱进行融合，从而得到L个频段的窄带信号的DEMON谱的多频带加权融和的结果，DEMON谱融合过程表示为：

式中，w_i为加权系数，E_i(n)为第i个频段的窄带信号的第n个DEMON谱系数值，Y(n)表示融合后得到的DEMON谱的第n个DEMON谱系数值，其中，

其中，H_i表示第i个频段的窄带信号的DEMON谱信息熵；

多时段线谱提取与线谱决策，分别对M批数据的DEMON谱的多频带加权融和的结果进行线谱提取，构成多时段DEMON线谱矩阵Y，其表达式为：

其中，矩阵Y中的元素Y_i(j)表示第i批数据的第j个DEMON谱系数值，对存在线谱的频率处对应的DEMON谱系数值置1，不存在线谱的频率处对应的DEMON谱系数值置0，对M批数据中每个频点存在线谱的概率进行估计，得到其估计值的计算公式为：

将每个频点存在线谱的概率估计值与设定门限进行比较，若每个频点存在线谱的概率估计值大于设定门限，则判断此频点为DEMON谱线谱谱峰，将DEMON谱线谱谱峰的判断结果记为Y₀(n),n＝1,2,...,N，若Y₀(i)＝1，则表示在其第i个数据对应的频点处存在DEMON谱线谱谱峰；

利用DEMON谱线谱谱峰的判断结果Y₀(n),n＝1,2,...,N，对该M批数据的DEMON谱继续进行时频综合；对于每一批数据，计算该批数据的DEMON谱与Y₀(n)的相似度，若其相似度值超过门限，则其相似度值与该批数据的时频综合的权值成正比，若其相似度值未超过门限，则该批数据不参与时频综合，相似度采用余弦系数方法计算，第m批数据与Y₀(n)的相似度的表达式为：

时频综合的DEMON谱融合结果为：

式中S₀表示相似度门限，X₀(n)为时频综合的DEMON谱融合结果；

S6，从时频综合的DEMON谱融合结果X₀(n)中提取出DEMON线谱，对DEMON线谱的稳定性进行判别，如果其具有稳定性，则认为存在水中目标，如果其不具有稳定性，则认为不存在水中目标；

所述的步骤S6，从时频综合的DEMON谱融合结果X₀(n)中提取出DEMON线谱，筛选出其中所有的离散频点f_i,i＝1,2,… ,n₀；对于所有离散频点，相互间求其差频，得到：

f_ij＝f_i-f_j，i＝1,2,...,n₀,j＝1,2,...,n₀；i＞j，

保留取值范围在[10Hz,100Hz]的差频，对于所有的差频，统计取值相同的差频个数m_i，m_i表示取值均为某一频率的差频个数，i＝1,2,… ,n₁，在所有取值相同的差频个数中，筛掉其数值小于一定阈值的差频个数，得到筛选后的若干组取值相同的差频；用离散频点的频率依次除以筛选后的差频并求余数，若余数小于一定阈值，即认为该离散频点的频率能被该差频整除，记录能整除筛选后的差频的所有离散频点的个数k_i，i＝1,2,… ,n₂，此时剩余的不能整除的差频即所要提取的DEMON线谱，计算剩余差频的品质因数作为所要提取的DEMON线谱的强度；在提取得到DEMON线谱后，利用其线谱幅度和频率的相对标准偏差来判别线谱的稳定性；DEMON线谱幅度的均值为：

其中，A_i为DEMON线谱中的第i个离散线谱的幅度，M₀为DEMON线谱中的离散线谱的个数，离散线谱幅度的相对标准偏差RSD_A为：

其中，S_A为DEMON线谱中的所有离散线谱幅度的标准偏差；DEMON线谱中心频率的均值为：

其中，f_i为DEMON线谱中的第i个离散线谱的中心频率；DEMON线谱中的所有离散线谱的中心频率的相对标准偏差RSD_f为：

其中，S_f为DEMON线谱中的所有离散线谱中心频率的标准偏差；

判断DEMON线谱中的所有离散线谱的幅度和中心频率的标准偏差是否均小于各自的设定阈值，若二者均小于各自的设定阈值，则认为DEMON线谱有稳定性，否则认为DEMON线谱没有稳定性。

2.如权利要求1所述的基于调制谱特征的水中目标在线筛选方法，其特征在于，所述的步骤S4，进行傅立叶变换的信号带宽应大于等于200Hz。