[發(fā)明專利]一種水下弱光信號檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111019163.0
• 申請日: 2021-09-01
• 公開（公告）號: CN113722915A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建磊;蘭香;田雨欣;楊祎;賀鋒濤;張斌
• 申請（專利權(quán)）人: 西安郵電大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/00
• 代理公司: 西安亞信智佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61241
• 代理人: 駱怡潔

本公開實(shí)施例是關(guān)于一種水下弱光信號檢測方法。該方法包括：對獲取的帶噪弱光信號進(jìn)行預(yù)處理，得到小參數(shù)信號；建立自適應(yīng)隨機(jī)共振系統(tǒng)模型，將小參數(shù)信號作為自適應(yīng)隨機(jī)共振系統(tǒng)模型的系統(tǒng)輸入信號；對蟻群算法進(jìn)行改進(jìn)，利用改進(jìn)后的蟻群算法對自適應(yīng)隨機(jī)共振系統(tǒng)模型中的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)；根據(jù)改進(jìn)后的蟻群算法迭代是否終止，判斷是否輸出最優(yōu)系統(tǒng)參數(shù)，若停止迭代，則輸出最優(yōu)系統(tǒng)參數(shù)；根據(jù)輸出的最優(yōu)系統(tǒng)參數(shù)輸入自適應(yīng)隨機(jī)共振系統(tǒng)模型，利用四階龍格庫塔算法求解輸出隨機(jī)共振檢測信號。本公開實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)隨機(jī)共振檢測，提升輸出信噪比，降低系統(tǒng)誤碼率，用于對水下弱光信號的檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水下弱光信號檢測方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著人類對海洋勘探、海底監(jiān)測和海洋資源開發(fā)的日益增加，水下無線光通信(Underwater Wireless Optical Communication，UWOC)憑借其傳輸速率高、通信帶寬大、時延小、保密性強(qiáng)等多個顯著優(yōu)勢，受到人們的廣泛關(guān)注和研究。

相關(guān)技術(shù)中，由于海水信道環(huán)境復(fù)雜，光波在傳輸過程中易受海水吸收和散射的影響，造成光信號的嚴(yán)重衰減，經(jīng)過長距離傳輸后接收端的光功率甚至低于納瓦量級，光信號可能被淹沒在強(qiáng)噪聲中無法檢測，從而影響水下光通信的系統(tǒng)性能。

因此，有必要提供一種新的技術(shù)方案改善上述方案中存在的一個或者多個問題。例如：如何提升信噪比，降低誤碼率。

需要說明的是，在上述背景技術(shù)部分公開的信息僅用于加強(qiáng)對本公開的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的目的在于提供一種水下弱光信號檢測方法，進(jìn)而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的一個或者多個問題。

根據(jù)本公開實(shí)施例提供的一種水下弱光信號檢測方法，該方法包括：

對獲取的帶噪弱光信號進(jìn)行預(yù)處理，得到小參數(shù)信號；

建立自適應(yīng)隨機(jī)共振系統(tǒng)模型，將所述小參數(shù)信號作為所述自適應(yīng)隨機(jī)共振系統(tǒng)模型的系統(tǒng)輸入信號；

對蟻群算法進(jìn)行改進(jìn)，利用改進(jìn)后的所述蟻群算法對所述自適應(yīng)隨機(jī)共振系統(tǒng)模型中的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)改進(jìn)后的蟻群算法；

根據(jù)改進(jìn)后的所述蟻群算法迭代是否終止，判斷是否輸出最優(yōu)系統(tǒng)參數(shù)，若停止迭代，則輸出所述最優(yōu)系統(tǒng)參數(shù)；

根據(jù)輸出的所述最優(yōu)系統(tǒng)參數(shù)輸入所述自適應(yīng)隨機(jī)共振系統(tǒng)模型，利用四階龍格庫塔算法求解輸出隨機(jī)共振檢測信號。

本公開的實(shí)施例中，所述對獲取的帶噪弱光信號進(jìn)行預(yù)處理，得到小參數(shù)信號，包括：

利用二次采樣對所述帶噪弱光信號的傳輸頻率和采樣頻率進(jìn)行預(yù)處理，得到所述小參數(shù)信號，使所述小參數(shù)信號滿足所述自適應(yīng)隨機(jī)共振系統(tǒng)模型只能處理頻率小于1的所述小參數(shù)信號要求。

本公開的實(shí)施例中，所述建立自適應(yīng)隨機(jī)共振系統(tǒng)模型，將所述小參數(shù)信號作為所述自適應(yīng)隨機(jī)共振系統(tǒng)模型的系統(tǒng)輸入信號，包括：

所述自適應(yīng)隨機(jī)共振系統(tǒng)模型為：

其中，x表示系統(tǒng)輸出，a、b表示隨機(jī)共振系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)，s(t)表示系統(tǒng)輸入信號，n(t)表示噪聲。

本公開的實(shí)施例中，所述對蟻群算法進(jìn)行改進(jìn)，利用改進(jìn)后的所述蟻群算法對所述自適應(yīng)隨機(jī)共振系統(tǒng)模型中的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)改進(jìn)后的蟻群算法，包括：

引入擁擠度和擁擠度因子，對蟻群算法進(jìn)行改進(jìn)，對改進(jìn)后的蟻群算法的參數(shù)進(jìn)行初始化，設(shè)置種群數(shù)量N，最大迭代次數(shù)iter_max，信息素?fù)]發(fā)因子ρ。