[發明專利]一種低信混比條件下的混響抑制方法

有效

• 申請號: 202010219935.4
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111414580B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 楊坤德;段睿;朱云超;王寧;薛潤澤
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種低信混比條件下的混響抑制方法，將混響分解為混響穩定部分與混響動態部分。混響穩定部分主要為海底混響、海面混響以及體積混響的穩定部分。混響動態部分主要為海面混響以及體積混響(包含運動目標引起的混響)的動態部分。由于混響穩定部分為混響的主要成分，因此得到的混響動態部分信混比顯著提高，從而實現低信混比條件下的混響抑制。由于該方法對主動探測發射信號的形式、目標的運動速度等無明顯要求，因此該方法有更好的普適性。本發明涉及方法具有很好的混響抑制效果與廣泛的使用范圍，對于提升聲吶系統的探測性能有很大的幫助。

技術領域

本發明屬于聲吶技術、雷達技術、圖像處理以及信號處理等領域，涉及一種低信混比條件下的混響抑制方法，適用于主動探測中的混響抑制、干擾抑制。

背景技術

海洋主動探測中，海洋邊界以及水體中的物體都會對主動發射的聲波產生散射或者反射作用，導致主動探測混響的存在。在低信混比環境中，這些散射或者反射信號與目標回波的特征在時域以及頻域無明顯的區別。另一方面，由于混響強度往往高于目標回波信號強度，也無法通過簡單設置閾值進行混響抑制。

對于靜態目標，混響抑制的主要方法是采用短脈沖或利用脈沖壓縮，以減少任一時刻散射體的表面積，從而削弱混響的強度。使用LFM信號作為主動探測信號時，基于目標反射能力與海洋散射體(包括海面、海底以及水體中生物)散射能力的差異，利用分數階傅里葉變換對LFM信號好的聚焦特性，在分數階傅里葉域使用稀疏處理進行混響抑制與目標方位估計，參見“Sparse spatial spectral estimation with heavy sea bottomreverberation in the fractional fourier domain”，該文公布于Applied Acoustic。實驗數據分析結果表明，在淺海強混響環境中，該方法對靜態以及動態目標都有較好的混響抑制效果，能夠實現混響抑制功能，但對于弱目標信號，該混響抑制方法往往會失效。對于動態目標，基于目標信號的多普勒特性，在多普勒域對混響進行抑制，參見“Clutterreduction using Doppler sonar in a harbor environment”，該文公布于The Journalof the Acoustical Society of America。實驗表明，影響目標多普勒特性強弱的主要因素有：1)使用信號的形式，如CW信號、LFM信號等；2)主動探測信號的頻率以及目標的運動速度。當探測信號的參數固定時，目標的運動速度直接影響接收信號多普勒特性的強弱，當目標速度較低時，海面波動引起的多普勒特性往往會淹沒目標回波的多普勒特性，導致更低的信混比，從而無法進行混響抑制。

基于分數階傅里葉域的混響抑制方法對目標信號的強度有要求，基于多普勒域的混響抑制方法對目標的速度以及主動探測信號的形式等也有要求。因此低信混比環境下，當前的方法很難取得較好的混響抑制效果。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種低信混比條件下的混響抑制方法，針對當前混響抑制方法對目標信號強度、主動探測信號形式以及目標速度要求較高，且混響抑制能力有限的情況。為了提高低信混比條件下的強混響抑制能力，本發明提出一種低信混比條件下的混響抑制方法，該方法適用于多種主動探測信號形式，對目標運動速度具有普適性，能夠顯著抑制混響。

技術方案

一種低信混比條件下的混響抑制方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：對主動探測接收的數據D_j進行空間譜估計，獲得第j幀主動探測不同距離不同方位的空間譜矩陣Z_j，其維度為B₀×R₀，R₀為距離網格數，B₀為方位網格數；j為探測幀數，j＝1,2…N；