[發明專利]一種基于多幀空間譜聯合處理的目標自動檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202110598780.4
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113281729B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 鄭恩明;陳新華
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01S7/539
• 分類號: G01S7/539;G01S15/04;G01S15/58
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 楊青;李彪

本發明公開了一種基于多幀空間譜聯合處理的目標自動檢測方法及系統。該方法包括：采用復域壓縮感知方法對拖線陣接收數據進行空間譜合成，得到每幀數據對應的空間譜；對多幀空間譜進行聯合處理，實現目標方位軌跡能量的增強，以得到滿足低信噪比下檢測目標所需的檢測閾；對空間譜累積結果進行檢測閾判決處理，實現對目標的自動檢測。在空間譜關聯處理中，本發明將復雜的多階段決策問題劃分為一系列單階段的簡單問題，把空間譜中的信息通過方位跟蹤形式完成數據關聯，實現提升目標檢測所需檢測閾的目的，在目標方位軌跡變化較快時，基于該檢測閾實現了目標自動檢測，克服了對采用同方位能量累加方式實現目標在時間歷程上能量累積的影響。

技術領域

本發明涉及聲納信號處理領域，特別涉及一種基于多幀空間譜聯合處理的目標自動檢測方法及系統。

背景技術

現有的聲納系統進行目標檢測與方位提取時均是有人干預的，聲納員可根據空間譜或方位歷程圖上目標方位的軌跡來進行目標檢測，對檢測閾需求較低。在無人干預情況下，要對目標實現高檢測概率(檢測概率95.4％)的檢測，需要檢測閾DT大于6dB。在一定信噪比情況下，如果只采用單幀處理所得空間譜對目標實現檢測，則檢測閾小于6dB，嚴重影響系統的自動檢測目標性能，此時需要通過多幀處理使目標能量在其時間歷程上累積，提升空間譜中目標峰值與空間背景噪聲均值差異。

受目標和線陣相對運動影響，目標方位軌跡在時間歷程上存在方位隨時間變化，如果采用同方位能量累加方式實現目標在時間歷程上能量累積，則能量累積效果較差，空間譜中目標峰值與空間背景噪聲均值差異提升有限，且也會增加目標方位在時間歷程上的寬度。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術缺陷，提出一種基于多幀空間譜聯合處理的目標自動檢測方法及系統。

為了實現上述目的，本發明提出了一種基于多幀空間譜聯合處理的目標自動檢測方法，所述方法包括：

采用復域壓縮感知方法對拖線陣接收數據進行空間譜合成，得到每幀數據對應的空間譜；

對多幀空間譜進行聯合處理，通過目標方位軌跡能量的增強以提升檢測閾，得到滿足低信噪比下檢測目標所需的檢測閾；

對空間譜累積結果進行檢測閾判決處理，實現對目標的自動檢測。

作為上述方法的一種改進，所述方法具體包括：

步驟1)對陣列第l幀數據進行復解析變換，在復域構造各陣元信號復解析數據，其中，第m個陣元的復解析數據為：

其中，1≤l≤L，L表示陣列總幀數，x_m(t),分別為實部和虛部數據，t表示時域，j為虛部符號；

步驟2)在第n個掃描角度θ_n上，對第m個陣元的復解析數據按進行時延補償，得到經時延補償后的第m個陣元的復解析數據為：

其中，d為陣元間距，c為聲速，n＝1,2,…N，N為掃描角度個數，m＝1,2,…M，M為陣元個數；

步驟3)在復域構建經時延補償后的協方差矩陣對主對角線元素置零，得到置零后的并對協方差矩陣

步驟4)按壓縮感知方式構建觀測序列I＝[1,1,…,1]，構建復域感知矩陣其中，復域感知矩陣的第n個元素A(θ_n)為：

其中，[·]^T為矩陣轉置；

步驟5)通過求解以下凸優化問題得到空間信號稀疏系數S(θ)：