[發明專利]一種齒鯨回聲定位單脈沖信號提取方法

在審

• 申請號: 202210066053.8
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114488100A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 劉凇佐;趙翌博;青昕;浦王軼;王蘊聰;喬鋼
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種齒鯨回聲定位單脈沖信號提取方法，包括對齒鯨回聲定位脈沖串預處理；使用相關法檢測實測信號，選定回聲定位單脈沖信號作為參考信號，得到脈沖串信號與參考信號的互相關函數。計算互相關函數局部相關峰；多次迭代得到局部相關峰幅值方差滿足閾值條件的局部相關峰；通過設置閾值對局部相關峰進行消除重復點、濾除野點，并濾除無信號段產生的判定為相關幅度低的點；利用局部相關峰位置在時域中的對應，對信號進行時域截取，同一脈沖串中單脈沖信號持續時間取為d，選擇長為d的時間窗將回聲定位單脈沖信號從脈沖串中進行提取。本發明具有運算量小、檢測結果準確的優勢，能夠精確提取時域中回聲定位脈沖串中的單脈沖信號位置。

技術領域

本發明屬于信號處理領域，涉及一種齒鯨回聲定位單脈沖信號提取方法。

背景技術

眾所周知，齒鯨經歷千萬年的進化具備非常靈活的生物聲吶系統，可以在不同的環境、針對不同的目標實現探測、跟蹤、并捕獲獵物，對不同的目標與水下環境具有良好的適應性。探究齒鯨生物聲吶系統的機理對仿生技術的研究與發展有著重要的指導意義。

齒鯨以脈沖串的形式發射回聲定位脈沖信號，通過對回波的處理從而實現各種生理活動。每個脈沖串所包含的脈沖個數并不相等，少的僅僅幾個，多的幾百個。在目標探測與識別的過程中，脈沖串可以從信號檢測理論的角度深入理解。

中國專利說明書CN112712047A中公開了一種基于圖像處理的海洋哺乳動物回聲定位信號檢測方法，根據動物回聲定位信號在時頻圖中近似直線的特征采用圖像濾波和直線檢測進行處理,并進一步采用隨機森林檢測模型提升檢測準確率，在低信噪比條件下,不僅保持了較高準確率而且有更高的召回率，但該方法是從時頻域的角度進行檢測，時頻分辨力受限，同時計算量較大。中國專利說明書CN106503336A中公開了一種海豚嘀嗒聲信號建模與合成的方法，采用瑞利脈沖作為合成海豚嘀嗒聲信號的基本單元,設計雙脈沖結構模型來建模海豚嘀嗒聲信號,有效地實現了不同類型海豚嘀嗒聲信號的合成，但并未給出嘀嗒聲脈沖串的檢測方法。

發明內容

針對上述現有技術，本發明要解決的技術問題是提供一種齒鯨回聲定位單脈沖信號提取方法，采用多次迭代的局部相關峰搜索，并且根據脈沖串內參數連續性的生物特征對提取后的漏檢與錯檢情況進行修正。

為解決上述技術問題，本發明的一種齒鯨回聲定位單脈沖信號提取方法，包括以下步驟：

步驟一：對齒鯨回聲定位脈沖串進行預處理；

步驟二：使用相關法檢測實測信號，選定回聲定位單脈沖信號作為參考信號f(n)，得到采集到的脈沖串信號與參考信號的互相關函數。

步驟三：計算步驟二互相關函數的局部相關峰；

步驟四：判斷局部相關峰幅值的方差是否小于設定的閾值T，若滿足，則提取最終的局部相關峰，并執行步驟五，否則在局部相關峰中再次計算得到局部相關峰并再次執行步驟四；

步驟五：通過設置閾值對步驟四提取的局部相關峰進行消除重復點、濾除野點的操作，并濾除無信號段產生的判定為相關幅度低的點；

步驟六：利用步驟五獲得的局部相關峰位置在時域中的對應，對信號進行時域截取，同一脈沖串中單脈沖信號持續時間取為d，選擇長為d的時間窗將回聲定位單脈沖信號從脈沖串中進行提取。

進一步的，在步驟六后執行：根據步驟六中得到的局部相關峰位置，計算預處理后的脈沖串內的單脈沖間隔，當脈沖間隔為正常間隔的設定倍數，則判定存在漏檢的單脈沖信號，將脈沖間隔修正為若干正常間隔，然后選擇長為d的時間窗在脈沖間隔之內提取回聲定位單脈沖信號并用于修正步驟六提取結果。

進一步的，預處理包括：將接收到的回聲定位信號經過一個f₀～f₁的帶通濾波處理，經過濾波后，消除直流分量與相對于回聲定位信號的低頻脈沖干擾。

進一步的，互相關函數為：