[发明专利]水下目标微弱回波亮点增强检测方法及系统

权利要求书

1.一种水下目标微弱回波亮点增强检测方法，其特征在于，包括：

步骤S1：声纳系统接收微弱的目标回波信号时域波形；

步骤S2：采用频移变尺度随机共振方法增强微弱的目标回波信号；

步骤S3：构建微弱目标回波亮点增强检测指标，基于构建的微弱目标回波亮点增强检测指标实现水下目标微弱回波亮点的增强检测。

2.根据权利要求1所述的水下目标微弱回波亮点增强检测方法，其特征在于，所述步骤S1采用：利用主动声呐向水下目标所在方位发射一定频率的探测信号，水下目标产生微弱的目标回波，声呐接收阵接收到回波信号，并采用波束形成算法获得目标方位的回波信号时域波形。

3.根据权利要求1所述的水下目标微弱回波亮点增强检测方法，其特征在于，所述步骤S2采用：将微弱的目标回波信号进行下变频和尺度变换处理得到低频信号，并将低频信号输入到随机共振系统进行增强，然后对随机共振系统输出的微弱回波信号进行尺度恢复和上变频处理，获得随机共振增强的微弱目标回波信号。

4.根据权利要求3所述的水下目标微弱回波亮点增强检测方法，其特征在于，所述步骤S2采用：

所述下变频处理：

x_c(t)＝x(t)·υ_c(t)    (1)

其中，x_c(t)表示下变频后输出的时域信号波形；x(t)表示输入的微弱回波信号时域波形；υ_c(t)＝cos(2πf_ct)表示混频器的本振信号；f_c表示混频器的本振频率，t为采样时间；下变频后对x_c(t)进行低通滤波，保留差频信号部分；

所述尺度变换处理是将信号波形进行时域扩展：

x_R(t)＝x_c(t/R)    (2)

其中，x_R(t)表示尺度变换后的时域信号波形，R表示尺度变换因子；

所述随机共振系统：

其中，y(t)表示随机共振输出的回波信号时域波形；a和b为随机共振系统参数；

所述尺度恢复处理为尺度变换的逆变换：

y_R(t)＝y(t·R)(3)

其中，y_R(t)为恢复尺度的回波信号，R为相同的尺度变换因子；

所述上变频是将低频回波信号恢复到原始频率：

其中，表示经过频移变尺度随机共振增强的微弱目标回波信号，υ_c(t)表示相同的混频器；完成后对进行高通滤波，去掉低频成分。

5.根据权利要求1所述的水下目标微弱回波亮点增强检测方法，其特征在于，所述步骤S3采用：基于随机共振和谱峭度的微弱目标回波亮点增强检测指标，该指标定义为：

P_x＝F{x(t)}²(5)

其中，P_x和分别表示输入微弱回波信号和输出微弱回波信号的功率谱；F{·}表示傅里叶变换；SK表示输出微弱回波信号功率谱的谱峭度；N_B表示目标回波频率所在带宽B内的采样点数，为带宽B内功率谱的平均值；β为指数参数，具有增强微弱目标回波亮点集中性的能力，且值越大，集中性越强。

6.一种水下目标微弱回波亮点增强检测系统，其特征在于，包括：

模块M1：声纳系统接收微弱的目标回波信号时域波形；

模块M2：采用频移变尺度随机共振方法增强微弱的目标回波信号；

模块M3：构建微弱目标回波亮点增强检测指标，基于构建的微弱目标回波亮点增强检测指标实现水下目标微弱回波亮点的增强检测。

7.根据权利要求6所述的水下目标微弱回波亮点增强检测系统，其特征在于，所述模块M1采用：利用主动声呐向水下目标所在方位发射一定频率的探测信号，水下目标产生微弱的目标回波，声呐接收阵接收到回波信号，并采用波束形成算法获得目标方位的回波信号时域波形。