[發明專利]一種基于Gammatone分頻帶連續譜特征的目標識別方法

有效

• 申請號: 202010896616.7
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112086105B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 丁明惠;岳雷;李運周;納杰斯;何其煜;郭春福
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司七五0試驗場
• 主分類號: G10L25/18
• 分類號: G10L25/18;G10L25/30;G10L25/51
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

1.一種基于Gammatone分頻帶連續譜特征的目標識別方法，其特征在于，該目標識別方法包括以下步驟：

步驟一，首先，對原始目標輻射噪聲數據進行加窗處理，選擇Hanming窗，并建立對應的窗函數，然后對加窗處理的信號進行快速傅里葉變換；

步驟二，確定Gammatone濾波器組個數，對原始信號頻帶通過等間距確定各濾波器的中心頻率，計算Gammatone濾波器組沖激響應，然后對沖激響應進行快速傅里葉變換，進行歸一化處理，并建立對應的Gammatone濾波器組沖激響應函數；

步驟三，步驟二得到的濾波器組幅頻響應與步驟一得到的傅里葉變換結果進行矩陣乘運算，實現各子帶的濾波和能量累積，得到子帶能量矢量，然后取對數，作離散余弦變換，得到目標輻射噪聲聽覺特征矢量；

步驟四，將特征矢量送入BP神經網絡進行分類識別，實現目標的初步分類，若識別結果是與兩種或兩種以上目標聽覺特征樣本庫相似時，繼續進行后續操作步驟；

步驟五，對步驟一加窗后得到信號計算其信號功率譜；

步驟六，對步驟二得到的歸一化后的Gammatone濾波器組，各濾波器幅值大于0.1的部分確定子帶的頻率上下限，通過該子帶上下限將步驟五得到的信號功率譜分段；

步驟七，對各段功率譜通過多項式擬合提取各子帶的連續譜，通過最小二乘法進行多項式擬合；

步驟八，求解步驟七的連續譜與樣本庫中各目標的典型子帶連續譜的相關系數，相關系數大于門限時，相關系數較大的作為目標的識別結果，完成Gammatone分頻帶連續譜特征的目標識別。

2.根據權利要求1所述的一種基于Gammatone分頻帶連續譜特征的目標識別方法，其特征在于，所述步驟一中，窗函數的計算公式為：

式中，N為信號的點數。

3.根據權利要求1所述的一種基于Gammatone分頻帶連續譜特征的目標識別方法，其特征在于，所述步驟二中，Gammatone濾波器組沖激響應函數的計算公式為：

式中，a為歸一化因子；u(t)為單位階躍函數；n為Gammatone濾波器的階數，取n＝4；為濾波器的初始相位，取f_i為第i個濾波器的中心頻率；b_i為濾波器的衰減因子，b_i＝1.019ERB(f_i)，ERB(f_i)為等效矩形帶寬，表達式為ERB(f_i)＝24.7+0.108f_i。

4.根據權利要求1所述的一種基于Gammatone分頻帶連續譜特征的目標識別方法，其特征在于，所述步驟三中，

為信號，y(k)為離散余弦變換結果，其中，N為信號的點數。

5.根據權利要求1所述的一種基于Gammatone分頻帶連續譜特征的目標識別方法，其特征在于，所述步驟五中，所述信號功率譜是通過對信號進行快速傅里葉變換(FFT)，對快速傅里葉變換結果取模后進行平方，最后得到信號的功率譜。

6.根據權利要求1所述的一種基于Gammatone分頻帶連續譜特征的目標識別方法，其特征在于，所述步驟七中，擬合結果的計算公式為：

y＝f(x,C)＝c₀+c₁x+c₂x²+…+c_nxⁿ；

式中，x為離散頻率值，C為多項式參數向量。

7.根據權利要求1所述的一種基于Gammatone分頻帶連續譜特征的目標識別方法，其特征在于，所述步驟七中，對于子帶存在帶寬較窄導致多項式擬合效果不好的情況時，在訓練樣本庫時，將多個相鄰子帶合并作為1個子帶，相應步驟七改為在對應聯合的子帶進行多項式擬合提取該子帶的連續譜。