[發明專利]一種基于多脈沖包絡譜匹配的脈沖信號檢測方法

有效

• 申請號: 201911031651.6
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110852201B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 方世良;俞文慧;姚帥;王曉燕;曹紅麗
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F18/10
• 分類號: G06F18/10;G06F18/213;G01S15/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

本發明公開了一種基于多脈沖包絡譜匹配的脈沖信號檢測方法，該方法包括如下步驟：第一步：獲取待處理脈沖信號的采樣數據序列；第二步：計算采樣數據序列離散傅里葉變換；第三步：依據已知的脈沖信號頻率參數生成濾波器參數；第四步：利用生成的濾波器參數對多脈沖信號進行頻域濾波；第五步：提取頻域濾波后的多脈沖信號的包絡；第六步：利用傅里葉變換計算包絡的幅度譜；第七步：利用多脈沖信號包絡譜進行脈沖信號的檢測判決。本發明的多脈沖檢測方法，通過頻域濾波提取脈沖串信號包絡，可獲得較高的信噪比增益，并且利用多脈沖信號的包絡譜與理想周期矩形信號頻譜匹配，對匹配結果進行檢測判決，該方法可提高脈沖信號的檢測概率，降低虛警概率。

技術領域

本發明屬于信號處理技術領域，尤其涉及一種基于多脈沖包絡譜匹配的脈沖信號檢測方法。

背景技術

在被動聲吶信號處理流程中，目標信號檢測通常位于前端，是目標識別分類和定位的前提，對于單脈沖信號檢測，可以利用脈沖信號的在時域和頻域的特性來區分噪聲和信號，從而進行脈沖信號的檢測。目前通常采用的特征有：(1)能量：假設在噪聲和信號不相關的條件下，認為純噪聲的能量小于有噪聲加信號的能量，因此可以根據能量來進行檢測；(2)信噪比：當脈沖信號到來后，接收到的能量會發生顯著變化，這種變化體現在某時刻后半段能量與前半段能量的比值上；(3)互相關：由于信號具有相關性，噪聲不具有相關性，當脈沖信號到達時，兩路水聽器采集的信號的相關程度很高。基于時域頻域信息的檢測技術利用了更多的信號信息，對于處理微弱目標和復雜環境條件下的檢測問題有優勢，是當前研究的熱點。

在“馬航370”事件的飛機墜海事件中，搜救其殘骸的工作十分困難，其黑匣子在水下發出間隔為1s,頻率為37.5kHz的周期脈沖信號，一般通過聲吶對該信號進行被動探測，從而確定其位置，這就對多脈沖信號的檢測提出了迫切的需求。

針對周期性脈沖聲源的信標，發射的是周期性特點的脈沖信號，其不僅具有單脈沖信號的時頻特征，而且具有周期性的特點，因此對于這種信號的檢測，應使用其周期性特征，采用能夠檢測周期性脈沖信號的方法。目前在多脈沖信號檢測時，通常借助時頻分析，先對單個脈沖進行準確的檢測，然后根據周期性特點進行進一步的判斷。

信號包絡是表征脈沖信號時域特征的重要參數，準確提取脈沖信號包絡可為進一步精確估計脈沖信號的到達時間和脈沖寬度提供基礎，而理想的多脈沖信號的包絡表現為周期矩形脈沖信號的形式，如果對周期矩形信號做頻譜分析可知其頻譜是一個包含矩形信號周期和脈寬信息的sinc函數。

希爾伯特(Hilbert)變換法可以提取信號的包絡，首先將原始信號轉變為復解析信號，然后取復解析信號的模值作為信號的包絡，該方法以FFT為基礎，實現簡單，運算量小，高信噪比下包絡提取效果好，但該方法是在整個頻率區間上進行的，抑制噪聲的能力差，且這種方法對窄帶載波信號的包絡提取是很有用的，但對于時變的寬帶信號，Hilbert變換法會將信號中的高頻成分同時提取出來，從而產生不光滑的毛刺。

發明內容

發明目的：基于現有的技術，本發明提出一種新的多脈沖檢測的方法，即基于多脈沖包絡譜匹配的脈沖信號檢測方法，以滿足雷達和聲納信號處理的需求。并且，該方法基于改進的Hilbert變換包絡提取法，運算量較小，具有更好的噪聲抑制能力，原理清晰，實現簡單，工程適用性強。

技術方案：為了實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：一種利用包絡譜特征進行多脈沖檢測的方法，包括如下步驟：

(1)獲取待處理的脈沖信號采樣數據序列：從傳感器接收L個采樣點的實時采集數據作為待處理的數據序列x(n)；或從存儲器中提取包含整個脈沖信號的L個采樣點數據作為待處理的數據序列x(n)，所述L為檢測到的多脈沖信號長度所對應的采樣點個數，取值為2的整數次冪且大于等于4，已知采樣頻率f_s。

(2)根據所述數據序列x(n)計算離散傅里葉變換；

(3)依據已知的脈沖信號頻率參數生成濾波器參數H(k)；