[发明专利]航空磁异常信号匹配检测算法

说明书

本发明公开了一种航空磁异常信号匹配检测算法，包括如下步骤：S1、在磁异探测过程中，获取实时信号及相应的背景场信号，对实时信号与背景场信号进行相似度分析匹配处理，得到实时信号与背景场信号之间的相似度函数；S2、对步骤S1中获得的相似度函数进行去噪处理；S3、将步骤S2中处理后的数据输入到预设的正交基函数检测器中，并比较正交基函数检测器的输出值与预设的阈值，若输出值大于预设的阈值，则磁异信号匹配成功，判定产生磁异信号的目标存在。本发明提供的航空磁异常信号匹配检测算法，其抗噪能力较强，具有良好的弱磁检测能力；该算法在低信噪比下的检测率均高于现有的差值匹配‑正交基函数检测，具有更优的检测性能。

技术领域

本发明涉及磁异信号检测领域，尤其是涉及一种航空磁异常信号匹配检测算法。

背景技术

铁磁性物体受地磁场磁化产生附加磁场从而对周围空间磁场产生扰动，通过观测这种扰动实现目标检测与定位的技术称作磁异探测。航空磁测是磁异探测的主要形式之一，其扫描区域广、受自然干扰小、机动能力强，被广泛应用于反潜侦查。然而，探测平台飞行高度高，目标磁异常相对微弱，难以检测。

磁异信号的时、频域特征是现有方法检测目标的主要依据。然而，海底磁性岩石、沉船等类目标干扰表现出的特征与目标信号十分相似，在缺乏先验信息的情况下难以区分，容易造成虚警。目前对该技术的研究多集中在载体背景磁干扰补偿及高精度地磁基准图的构建等方面，而对匹配检测算法的研究较少。现有研究中往往利用探测信号与背景场信号的差值进行检测，其在低信噪比情况下效果较差。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明的目的在于提供一种航空磁异常信号匹配检测算法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种航空磁异常信号匹配检测算法，包括如下步骤：

S1、在磁异探测过程中，获取实时信号及相应的背景场信号，对实时信号与背景场信号进行相似度分析匹配处理，得到实时信号与背景场信号之间的相似度函数；

S2、对步骤S1中获得的相似度函数进行去噪处理；

S3、将步骤S2中处理后的数据输入到预设的正交基函数检测器中，并比较正交基函数检测器的输出值与预设的阈值，若输出值大于预设的阈值，则磁异信号匹配成功，判定产生磁异信号的目标存在。

在一些实施例中，步骤S1中，具体采用如下步骤来得到相似度函数：

首先，将一段时间内传感器采集到的实时信号记为X^current，如式(1)所示，并根据对应的位置信息从地磁基准图中提取出相应的背景场信号记为X^background，如式(2)所示：

式(1)和式(2)中，M的取值由时间以及传感器的采样速率决定；

接下来，用一个沿时间轴方向宽度为s、步长为1的滑动窗对式(1)中的实时信号和式(2)中的背景场信号做平滑处理，将二者分别转化为M-s+1个子信号，式(1)转化后的任意一个子信号如式(3)所示，式(2)转化后的任意一个子信号如式(4)所示：

式(3)和式(4)中，i表示窗口索引，i＝1,2,3,…,M-s+1；

最后，对于每个给定的长度为s的窗口i，采用如下的式(5)来建立并得到相似度函数：

在一些实施例中，步骤S1中，取s＝3。

在一些实施例中，步骤S2中，采用小波包阈值去噪算法来进行去噪处理。