[發明專利]快變水聲信道中的確知信號檢測方法和系統

有效

• 申請號: 201210225235.1
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN102778676A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 張軍;翟偉洪;陳潔麗;寧更新;馮義志;韋崗
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S7/539
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

1.快變水聲信道中的確知信號檢測方法，其特征是對于接收陣列在一段時間內接收的信號，采用以下步驟來檢測其中是否包含待檢測的確知信號：

步驟1：初始化接收陣列的權值矩陣；

步驟2：第一次執行本步驟時采用步驟1初始化后的權值矩陣，若不是第一次則采用步驟4調整后的權值矩陣對接收陣列的輸入信號進行增強，將待檢測的確知信號與增強后輸出的信號進行時間對準，并計算它們之間的相似度；

步驟3：如果當前的相似度與前一次迭代得到的相似度之間的改變量小于預設的閾值，或者迭代數超過預設次數時，則轉步驟5；

步驟4：調整陣列的權值矩陣，使沿步驟2中時間對準路徑對準的待檢測的確知信號和增強后的輸入信號間的相似度最大，轉步驟2；

步驟5：檢查待檢測的確知信號與增強后輸出的信號進行時間對準后兩者之間的相似度是否大于給定值，如果是，則輸入信號中檢測出確知信號，否則輸入信號中未檢測到確知信號。

2.根據權利要求1所述的快變水聲信道中的確知信號檢測方法，其特征是步驟1中的權值矩陣初始化，首先估計信號的來波方向，然后采用波束形成方法得到接收陣列的初始權值矩陣。

3.根據權利要求1所述的快變水聲信道中的確知信號檢測方法，其特征是步驟2中，待檢測的確知信號和增強后輸出的信號的時間對準采用動態時間彎折技術進行，具體包含以下步驟：

步驟2.1：計算待檢測的確知信號與增強后輸出的信號沿不同時間路徑對準的累積相似度；

步驟2.2：找出一條累積相似度最大的時間對準路徑，將待檢測的確知信號與增強后輸出的信號按該路徑進行時間對準。

4.根據權利要求1所述的快變水聲信道中的確知信號檢測方法，其特征是步驟4中，權值矩陣采用以下方法進行調整：

步驟4.1a：將時間對準后的待檢測確知信號和增強后的輸入信號間的相似度表示為權值矩陣的函數；

步驟4.2a：計算相似度對于權值矩陣的梯度函數；

步驟4.3a：采用梯度下降法調整權值矩陣；

步驟4.4a：采用新的權值矩陣對時間對準后的輸入信號進行增強，并計算增強后的信號與待檢測確知信號之間的相似度，如果當前的相似度與前一次迭代的相似度變化量小于給定值，或迭代次數超出預設次數，則輸出權值矩陣并結束，否則轉步驟4.3a。

5.根據權利要求1所述的快變水聲信道中的確知信號檢測方法，其特征是步驟4中，權值矩陣采用以下方法進行調整：

步驟4.1b：將時間對準后的待檢測確知信號和增強后的輸入信號間的相似度表示為權值矩陣的函數；

步驟4.2b：將相似度對權值矩陣中的每個元素求偏導，并令偏導等于0；?

步驟4.3b：將得到的方程組成方程組并求解，得到當前最優的權值矩陣。

6.根據權利要求1所述的快變水聲信道中的確知信號檢測方法，其特征是所述一段時間為設定時間。

7.快變水聲信道中的確知信號檢測系統，其特征是包括換能器陣列、多路數據采集模塊、波束形成模塊、動態時間彎折匹配模塊、權值矩陣調整模塊和檢測判決模塊，其中換能器陣列、多路數據采集模塊、波束形成模塊、動態時間彎折匹配模塊、檢測判決模塊順次連接，權值矩陣調整模塊與波束形成模塊、動態時間彎折匹配模塊連接；換能器陣列完成多路水聲信號的接收；多路數據采集模塊對換能器陣列接收到的多路信號進行采集、放大和模數轉換；波束形成模塊采用波束形成方法，根據權值矩陣的設置對輸入的多路陣列信號進行增強；動態時間彎折匹配模塊采用動態時間彎折技術來實現待檢測的確知信號與增強后輸出的信號的時間對準；檢測判決模塊完成對輸入信號中是否存在待檢測的確知信號的判斷；權值矩陣調整模塊完成波束形成時陣列的權值矩陣的調整。