[發明專利]一種用于方位歷程圖顯示的二維背景均衡方法

有效

• 申請號: 201610728392.2
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN107783096B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 鮑習中;陳新華;方華;劉磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01S7/56
• 分類號: G01S7/56
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;陳琳琳

本發明公開了一種用于方位歷程圖顯示的二維背景均衡方法，所述方法包括：對拖曳陣列中各陣元通道的輸出進行時域濾波和預處理，然后進行頻域波束形成，對頻域波束形成后的輸出分頻帶進行寬帶能量積分得到不同頻帶的波束輸出；各頻帶依次按頻域波束形成搜索的角度處理，各角度按時間方向進行濾波，得到各角度新的輸出能量值；根據不同頻帶輸出對當前幀數據按照角度方向進行背景均衡處理；然后對不同頻帶輸出進行去除野點處理和圖像顯示。該方法能有效抑制常規背景均衡算法帶來的大片雪花點的干擾，增強目標軌跡。仿真及其實驗數據表明，此方法在低信噪比條件下，能夠有效改善方位歷程圖的顯示效果。

技術領域

本發明屬于水聲信號處理領域，具體涉及在數字多波束聲吶系統中，一種用于方位歷程圖顯示的二維背景均衡方法。

背景技術

在數字多波束聲吶系統中，方位歷程圖顯示是實現目標檢測的一種方式。由于海洋環境噪聲在時間上的非平穩性和在空間上的非均勻性，在方位歷程圖像上會出現成片的強干擾。

背景均衡技術，主要用于去除方位歷程圖上/成片的噪聲干擾，使得顯示畫面變得“干凈”，可以改善方位歷程顯示的總體性能。但是對于低信噪比條件下，由于背景起伏嚴重，常規的背景均衡就存在不足，在方位歷程圖中會隨機大量出現雪花點(偽峰)，甚至會丟失目標。

在某些信號處理應用中，后置處理的背景均衡是非常必要的。這些領域包括信號的頻域譜分析、噪聲背景中弱信號的檢測、方向性數據的空間濾波等。背景均衡早期工作局限于頻域分析。常見算法有TMP(two-pass mean)算法、OTA(order truncate average)算法、SP3PM(split three-pass mean)算法以及TPSW(two-pass split-window)算法等。但是對于方位歷程圖顯示，所遇到的問題稍有不同。由于海洋環境在時間上的非平穩性和在空間上的非均勻性，噪聲背景在時間和空間上便有某種特殊的性質，這種特性直接影響了對弱信號的檢測。

目前，針對方位歷程圖顯示的背景均衡方法為：改進的OTA算法：波束域OTA算法(文獻[1]：李啟虎、潘學寶、尹力，數字式聲吶中一種新的背景均衡算法，聲學學報，第25卷第1期)，該算法對空間譜數據進行了背景均衡。改進的OTA算法是在OTA算法的基礎上結合了中值濾波以及閾值比較法從而達到去除大范圍起伏的目的，圖1是改進的OTA算法的一種實現結構框圖，該算法的缺陷是：在低信噪比條件下，由于背景起伏嚴重，常規的背景均衡存在不足，在方位歷程圖中會隨機大量出現雪花點(偽峰)，甚至會丟失目標。

發明內容

本發明的目的在于針對目前方位歷程顯示的背景均衡方法存在的上述缺陷，提出了一種用于方位歷程顯示的二維背景均衡方法，該方法將時間歷程信息加入統計,在時間和方位上進行二維濾波，在低信噪比條件下，該方法能有效抑制常規背景均衡算法帶來的大片雪花點的干擾，增強目標軌跡。仿真及其實驗數據表明，此方法在低信噪比條件下，能夠有效改善方位歷程圖的顯示效果。

為了實現上述目的，本發明提供了一種用于方位歷程圖顯示的二維背景均衡方法，所述方法包括：對拖曳陣列中各陣元通道的輸出進行時域濾波和預處理，然后進行頻域波束形成，對頻域波束形成后的輸出分頻帶進行寬帶能量積分得到不同頻帶的波束輸出；各頻帶依次按頻域波束形成搜索的角度處理，各角度按時間方向進行濾波，得到各角度新的輸出能量值；根據不同頻帶輸出對當前幀數據按照角度方向進行背景均衡處理；然后對不同頻帶輸出進行去除野點處理和圖像顯示。

上述技術方案中，所述方法具體包括：

步驟101)通過FIR濾波器對拖曳陣列中各陣元通道的輸出進行時域濾波，而且只對信號處理頻帶進行濾波；

步驟102)對時域濾波信號進行預處理，剔除存在脈沖干擾的信號數據；

步驟103)對預處理后的時域濾波信號進行頻域波束形成；