[發明專利]一種基于雙頻發射信號的回波相位特征提取方法

在審

• 申請號: 202110600563.4
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113534116A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 孫微;王方勇
• 申請（專利權）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: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

本發明提供了一種基于雙頻發射信號的回波相位特征提取方法，主要針對主動目標檢測虛警率高、目標識別能力弱的問題，提出了一種基于雙頻發射信號的回波相位特征提取方法。該發明針對不同類型目標提取的相位特征分布具有明顯差異，可有效表征水下散射體表面介質的硬軟屬性。經仿真分析與水池試驗驗證，該發明提取目標的相位特征可以用于判斷目標材料屬性，能夠提高實際環境下的識別正確率和寬容性，同時豐富了目標識別特征庫，為低頻主動目標探測與識別設備研制提供技術基礎。

技術領域

本發明屬于聲納陣列信號處理領域，主要是一種基于雙頻發射信號的回波相位特征提取方法。

背景技術

當前低頻主動聲納檢測識別處理中普遍存在目標檢測虛警率高、目標識別能力弱等突出問題，急需開展目標回波的低頻彈性散射特征、宏觀物理特征、波形結構特征等主動目標低頻聲特征提取方法研究。回波特征提取研究需充分考慮環境的不確實性、目標的多樣性以及發射信號形式、帶寬對特征可分性的影響，提取的回波特征一方面要求受環境、信號等非目標自身因素影響小，另一方面又要能夠較好地反映出目標的本質屬性。目前針對回波中顯式或隱式存在的與目標材料、結構等物理屬性相關聯的彈性聲散射特征信息、與目標幾何結構相關聯的低頻回波包絡特征信息、目標幾何尺度估計方法、目標運動參數估計方法等已經取得了較大進展。本發明在以上研究基礎上開展低頻散射相位特征提取技術研究，力求尋找可分性強、穩定性較好的物理特征，為目標識別提供強有力的物理線索。

發明內容

本發明主要針對主動目標檢測虛警率高、目標識別能力弱的問題，提出了一種基于雙頻發射信號的回波相位特征提取方法，為低頻主動目標探測與識別提供了技術支撐。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的。一種基于雙頻發射信號的回波相位特征提取方法，該方法包括如下步驟：

設定發射信號：

且有：ω₂＝μω₁，

則反射回波為

其中，φ為由目標引起的相位跳變，對于軟表面目標，φ＝π，硬表面目標，φ＝0；

為估計φ的值，通過帶通濾波器對目標反射回波進行濾波，分別得到二個子波：

對子波p_R1進行μ倍的頻率尺度變換，再與子波p_R2做共扼相乘，得：

n為任意整數(4)

式中相位項2πnμ是由于復指數的周期性帶來的模糊相位，對于離散回波，經上述處理，得到的復數相位比較序列其幅角為(μ-1)φ+2πnμ，對于給定的μ值，表面性質不同的目標對應的該幅角值將不同。

本發明的有益效果為：該發明針對不同類型目標提取的相位特征分布具有明顯差異，可有效表征水下散射體表面介質的硬軟屬性。經仿真分析與水池試驗驗證，該發明提取目標的相位特征可以用于判斷目標材料屬性，能夠提高實際環境下的識別正確率和寬容性，為低頻主動目標探測與識別設備提供技術基礎。

附圖說明

圖1為主動聲納目標探測過程簡圖；

圖2為相位提取處理流程圖；

圖3為兩類目標在模擬回波的相位輸出特征示意圖；

圖4為兩類目標在回波理論建模下的相位輸出特征示意圖；

圖5為水池試驗得到目標相位輸出結果示意圖。

具體實施方式

下面通過理論推導、模擬仿真和水池試驗對算法具體實現方式并結合附圖做詳細說明。