[发明专利]改进的基于水下声信标信号多脉冲累积的抗多普勒方法

说明书

本发明公开一种改进的基于水下声信标信号多脉冲累积的抗多普勒方法，包括如下步骤：第一步：获取待处理多脉冲信号的采样数据序列；第二步：对多脉冲信号进行带通滤波处理；第三步：搜索实际周期，对滤波结果计算多脉冲累积序列；第四步：搜索多普勒速度对应拷贝信号，对多脉冲累积序列进行匹配滤波处理，选取最大峰值的匹配结果；第五步：根据匹配结果及门限进行判决，验证检测性能。本发明基于多普勒效应对信号频率的偏移及对时域信号的伸缩，搜索合适的拷贝信号使得匹配滤波可以获得较高的处理增益，从而提高多脉冲累积信号检测性能。

技术领域

本发明涉及一种改进的基于水下声信标信号多脉冲累积的抗多普勒方法，属于信号处理技术领域。

背景技术

水下声信标信号检测是黑匣子搜寻的关键技术，通过声呐对该信号进行搜索检测，确定其位置。由于海洋水声信道特性非常复杂，存在背景噪声强、干扰源多、传播损失大、多途效应及多普勒效应严重等问题，水声信号经过海洋水声信道的传输后会产生非常大的畸变。如何在远距离且低信噪比的情况下对畸变信号进行有效的检测是迫切需要解决的问题。

匹配滤波法属于经典的水声信号检测方法之一，是一种基于输出信噪比最大准则的线性时不变滤波器。在加性高斯白噪声环境中，对确知信号有很好的检测效率，但是水声信道多普勒效应使得信号频率偏移其检测性能会严重下降。

水下声信标信号的多脉冲累积提高了处理增益，但是在海洋信道传输中，相对运动产生的多普勒效应会引起信号时域发生伸展和收缩，导致已知的信号周期和脉宽与实际接收信号的周期和脉宽有偏差，而这个偏差可能会降低多脉冲相干累加的累加增益。

发明内容

发明目的：针对现有水下声信标信号检测的问题，本发明公开了一种改进的基于水下声信标信号多脉冲累积的抗多普勒算法，该方法针对多普勒效应导致的频率偏移和信号时域伸展和收缩，对多普勒速度和信号周期进行二维搜索的多脉冲累积匹配滤波，降低多普勒频移对检测造成的影响，提高系统的检测性能。

技术方案：一种改进的基于水下声信标信号多脉冲累积的抗多普勒方法，包括如下步骤：

步骤1：获取待处理多脉冲信号的采样数据序列；

步骤2：对多脉冲信号进行带通滤波处理；

步骤3：搜索实际周期，对滤波结果计算多脉冲累积序列；

步骤4：搜索多普勒速度对应拷贝信号，对多脉冲累积序列进行匹配滤波处理，选取最大峰值的匹配结果；

步骤5：根据匹配结果及门限进行判决，验证检测性能。

本发明针对海洋水声信道中多普勒效应严重提出了一种改进的基于水下声信标信号多脉冲累积的抗多普勒算法，该方法通过二维搜索可以有效地降低多普勒频移对检测造成的影响，提高系统的检测性能。

所述步骤1中，获取待处理的多脉冲信号采样数据序列x(n)，n＝0,1,2，...,L-1，所述n为x(n)的离散时间索引，L为检测到的多脉冲信号长度所对应的采样点个数，取值为2的整数次幂，且L≥8。

所述步骤2中，对x(n)进行带通滤波，得到滤波后信号s(n)；采用如下方法对x(n)进行滤波处理，得到滤波后信号s(n)：

步骤2-1：利用已知的脉冲信号频率参数f₀，设定起始频率f₁和终止频率f₂，ω₁＝2πf₁、ω₂＝2πf₂分别为带通滤波器的通带下频率和通带上频率，则滤波器单位冲激响应为：

τ＝(N-1)/2，N为滤波器长度点数。

步骤2-2：带通滤波结果s(n)计算公式为：