[發(fā)明專利]一種未知參量水聲脈沖信號檢測的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811626131.5
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109687915A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宮榕杉;付進;張光普;王燕;鄒男;趙安琪;齊濱;王圣博;孫思博
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;H04B13/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.一種未知參量水聲脈沖信號檢測的方法，其特征在于：所述方法通過以下步驟實現(xiàn)：

步驟一、利用短時分數(shù)階傅里葉變換處理接收到的信號；

步驟二、改進能量檢測器，且將短時分數(shù)階傅里葉階數(shù)優(yōu)選和改進的能量檢測器聯(lián)合處理步驟一處理后的信號，經(jīng)分析可知，改進后檢測器性能提高；

步驟三、通過恒虛警方法確定概率和門限的關(guān)系，從而根據(jù)所需的概率確定門限。

步驟四、判斷步驟二處理后的信號與門限進行比較，判斷是否存在信號；

至此完成未知參量水聲脈沖信。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種未知參量水聲脈沖信號檢測的方法，其特征在于：所述的步驟一中利用短時分數(shù)階傅里葉變換處理接收到的信號的過程，具體為：通過分數(shù)階傅里葉變換定義式，對接收到的信號進行加窗處理，確定變換核的函數(shù)式：

分數(shù)階傅里葉變換(FRFT)是一種廣義形式的傳統(tǒng)傅里葉變換，是一種將時間軸逆時針旋轉(zhuǎn)任意角度α變換到頻率軸的線性算子，分數(shù)階傅里葉變換定義式為：

FRFT_α(u)＝∫s(t)K_α(t，u)dt (1)

式中，α為變換角度，K_α(t，u)為變換核，其函數(shù)式為：

式中，α＝pπ/2，p為分數(shù)階傅里葉變換的階數(shù)，u為信號的頻率。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種未知參量水聲脈沖信號檢測的方法，其特征在于：所述的步驟二中改進能量檢測器，且將短時分數(shù)階傅里葉階數(shù)優(yōu)選和改進的能量檢測器聯(lián)合處理步驟一處理后的信號，經(jīng)分析可知，改進后檢測器性能提高的過程為，

將式(2)帶入式(1)得到式(3)所示的關(guān)于變量時間t、階數(shù)p和頻率u的三維函數(shù)，之后通過搜索獲得階數(shù)p，式(3)為：

式中，由于核函數(shù)是對稱，p∈[0，2]，即α∈[0，π]；階數(shù)p對應(yīng)信號的調(diào)制系數(shù)，由于調(diào)制系數(shù)為未知，通過搜索獲得變量p的優(yōu)選值。然后對閾值門限部分的信號能量進行累加求和，獲得檢測統(tǒng)計量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種未知參量水聲脈沖信號檢測的方法，其特征在于：所述的步驟三中通過恒虛警方法確定概率和門限的關(guān)系，從而根據(jù)所需的概率確定門限的過程，具體為：

步驟三一、計算步驟二處理后的信號的檢驗統(tǒng)計量的概率密度函數(shù)；

步驟三二、確定檢驗統(tǒng)計量的值的主要集中區(qū)域；

步驟三三、采用恒虛警蒙特卡羅仿真，得到虛警概率和門限的關(guān)系，從而根據(jù)所需的概率確定門限。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種未知參量水聲脈沖信號檢測的方法，其特征在于：所述的步驟三三中，采用恒虛警蒙特卡羅仿真，得到虛警概率和門限的關(guān)系，從而根據(jù)所需的概率確定門限的過程，具體為：設(shè)定兩個門限，門限TH1為頻譜幅度均值的2倍；根據(jù)確定的虛警概率和門限的關(guān)系，給定虛警概率后即確定門限TH2；之后判斷。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種未知參量水聲脈沖信號檢測的方法，其特征在于：所述的步驟四中判斷步驟二處理后的信號與門限進行比較，判斷是否存在信號的過程，具體為：將步驟二處理后的信號進行時間積分，取超過門限TH1的部分進行能量累加；將累加結(jié)果與門限TH2進行比較，若小于門限TH2的值則檢測結(jié)果為存在信號，若否，則檢測結(jié)果為無信號。