[發(fā)明專利]一種主被動聯(lián)合處理的聲納目標(biāo)高精度線譜提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110600554.5
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113534115B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫微;王方勇;唐浩;査繼林;谷新禹
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七一五研究所
• 主分類號: G01S7/539
• 分類號: G01S7/539
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

本發(fā)明公開了一種主被動聯(lián)合處理的聲納目標(biāo)高精度線譜提取方法，該方法利用主動聲納估計目標(biāo)相對運動速度，映射為多普勒頻偏后對被動聲納估計的目標(biāo)功率譜進行修正，修正后的功率譜時間相關(guān)性和準(zhǔn)確性將得到極大改善，再對補償后的各時間快拍功率譜進行累積處理，利用累積后的功率譜進行特征提取，獲得高精度高信噪比的線譜特征。本發(fā)明的有益效果為：該方法較常規(guī)方法提取到的線譜特征位置更為準(zhǔn)確，不受多普勒頻偏影響，同時具有更高的信噪比，大幅提高了線譜檢測能力，能夠?qū)β暭{目標(biāo)識別性能起到改善提高作用，可應(yīng)用于目前我國大部分主被動聲納設(shè)備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聲學(xué)信號處理目標(biāo)識別領(lǐng)域，主要是一種主被動聯(lián)合處理的聲納目標(biāo)高精度線譜提取方法。

背景技術(shù)

隨著我國主被動聲納探測設(shè)備的作用距離不斷提升，聲納可發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的數(shù)量直線上升，這其中絕大多數(shù)為干擾目標(biāo)，這使得真實目標(biāo)辨識變得極為困難，需要提升目標(biāo)識別技術(shù)性能，以應(yīng)對日益復(fù)雜的水聲環(huán)境。目前聲納識別技術(shù)常常用到目標(biāo)線譜特征，其原理是對于人造水聲目標(biāo)(諸如潛器、艦艇、商船等)，其輻射噪聲譜反映了目標(biāo)結(jié)構(gòu)、動力、工況、狀態(tài)等多方面固有特征，因此從輻射噪聲譜中提取的線譜特征可以表征目標(biāo)類型甚至目標(biāo)狀態(tài)，從而達到被動目標(biāo)識別的目的。然而在實際情況下，由于目標(biāo)和聲納大多處于相對運動狀態(tài)，產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)會使頻譜產(chǎn)生不可忽視的偏移，導(dǎo)致相干性下降，線譜信噪比降低，特征提取困難。目前聲納設(shè)備大多通過長積分時間處理的方式獲取穩(wěn)定線譜特征，但是由于本船和目標(biāo)相對運動狀態(tài)不恒定，使得各時間快拍功率譜提取的線譜特征存在一定差異，累積時會損失一定的相干增益，識別效果不佳。主動聲納利用PCW信號可以實現(xiàn)對目標(biāo)的相對速度估計，因此考慮利用主動聲納估計目標(biāo)多普勒頻偏，然后修正被動聲納獲取的目標(biāo)功率譜，再通過積分時間相干處理，即可獲得目標(biāo)高精度高信噪比的線譜特征，目標(biāo)識別效果將有較大提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對多普勒頻偏導(dǎo)致的水聲目標(biāo)線譜特征準(zhǔn)確度不高的問題，而提供一種主被動聯(lián)合處理的聲納目標(biāo)高精度線譜提取方法。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的。一種主被動聯(lián)合處理的聲納目標(biāo)高精度線譜提取方法，該方法利用主動聲納估計目標(biāo)相對運動速度，映射為多普勒頻偏后對被動聲納估計的目標(biāo)功率譜進行修正，修正后的功率譜時間相關(guān)性和準(zhǔn)確性將得到極大改善，再對補償后的各時間快拍功率譜進行累積處理，利用累積后的功率譜進行特征提取，獲得高精度高信噪比的線譜特征。

更進一步的，具體包括如下步驟：

步驟一：獲取目標(biāo)噪聲數(shù)據(jù)，并對T時間內(nèi)的噪聲數(shù)據(jù)進行分段處理，得到N個快拍數(shù)據(jù)；

X_n＝W_n*X_T?n＝1,2,…N

其中為矩形窗函數(shù)，X_T為T時間段內(nèi)的輸入數(shù)據(jù)；

步驟二：獲取目標(biāo)回波數(shù)據(jù)，并對T時間內(nèi)的各批次回波進行處理，通過極大值搜索和門限篩選獲得目標(biāo)多普勒頻偏

進而獲得目標(biāo)相對運動狀態(tài)的估計，即

步驟三：計算各快拍功率譜，利用目標(biāo)相對運動狀態(tài)計算各頻率多普勒頻偏，并進行修正；

計算各快拍功率譜

Y_n(f)＝|FFT(X_n)|²

利用下式計算各頻率多普勒頻偏

對各頻率進行修正，得到修正后的功率譜

Y_n(f)′＝Y(jié)_n(f+Δf)