[发明专利]基于调制谱特征的水中目标在线筛选方法

说明书

本发明公开了一种基于调制谱特征的水中目标在线筛选方法,其步骤包括，通过接收阵接收水中目标辐射噪声信号；对接收阵接收的水中目标辐射噪声信号进行预处理并分解为不同频段的窄带信号；获取低频噪声幅度调制信号，得到其DEMON谱，对DEMON谱进行多频带加权融和，再对其进行时频综合，得到时频综合的DEMON谱融合结果，从融合结果中提取出DEMON线谱，对其稳定性进行判别，如果其具有稳定性，则认为存在水中目标。本发明方法能够较好的适应低信噪比数据，在判定各线谱之间是否成倍频关系时，可以允许相差多个频率点，同时能应对幅度起伏严重时的多时刻调制线谱，并采用对分裂的两根线谱进行合并并修正线谱要素等方法来提升检测调制谱轴频及倍频线谱的能力。

技术领域

本发明涉及水中目标探测领域，尤其涉及一种基于调制谱特征的水中目标在线筛选方法。

背景技术

目标辐射噪声特征是探测和识别目标的主要依据。螺旋桨噪声是水中目标的主要噪声源，螺旋桨叶片旋转对辐射噪声信号进行调制，导致辐射噪声包络周期变化，螺旋桨大小、形状、转速、桨叶数等与水中目标的类型密切相关，且对螺旋桨噪声特性有明显的影响。所以通过对辐射噪声中包络谱特征的分析，可以获得水中目标螺旋桨的相关参数，这是不同于环境噪声的特征，有利于目标信号的被动检测和识别。

基于频带能量的目标检测方法是将通常目标辐射噪声特性能量较为集中的指定频带(如100Hz到1000Hz频带)作为检测频带，采集环境噪声，计算该频带内的能量，以环境噪声加3～6dB作为阈值，当采集系统采集到的数据经计算指定频带内能量大于该阈值时，认为采集到的数据内可能有船舶目标，小于该阈值时，认为该段数据内无目标。

发明内容

本发明针对水中目标难以探测和筛选的问题，基于目标辐射噪声数据，开展了基于调制谱特征的目标在线筛选技术研究，即在基于频带能量的目标检测等预处理基础上，对检测出的可能有目标的数据，通过检测目标调制谱的轴频及其谐波线谱关系的方法，来进一步判定所获取数据中是否存在水中目标，据此方法可筛选出有效的目标数据。

对获取的航行中的水中目标辐射噪声数据，开展调制谱特征提取，航行中的水中目标辐射噪声数据存在目标的螺旋桨轴频及其谐波线谱等调制信息，而在没有目标通过的海洋背景噪声中不会存在典型的螺旋桨调制信息，根据水中目标辐射噪声与海洋背景噪声的这一典型差异，通过判断水中目标辐射噪声数据中有无目标的螺旋桨轴频及其谐波线谱等调制信息，判定所获取数据中是否存在水中目标。通过检测波束域数据中是否存在目标调制线谱轴频、谐波线谱及谐波线谱之间的关系，来判断所获取的数据中是否存在水中目标。水中目标辐射噪声含有螺旋桨叶片速率线谱分量的低频幅度调制信号，水中目标辐射噪声信号在整个频带内的任一频率分量均受到螺旋桨的周期调制作用，从而形成宽带调制信号，通过对水声目标辐射噪声中包含的宽带调制信号进行解调分析，获得低频调制线谱信息。

本发明公开了一种基于调制谱特征的水中目标在线筛选方法，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]；进行傅立叶变换的信号带宽应大于等于200Hz；

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：