一种高稳健性大多普勒单频脉冲信号检测方法技术

本发明专利技术公开一种高稳健性大多普勒单频脉冲信号检测方法。步骤1：获取接收基阵左右子阵的波束域输出信号；步骤2：基于步骤1基阵左右子阵的波束域输出信号，分别计算左子阵与右子阵的瞬时相位序列；步骤3：根据步骤2的左右子阵信号瞬时相位序列，得到瞬时相位差差分序列及其方差；步骤4：根据步骤3中瞬时相位差差分序列方差作为检测统计量进行信号有无的判决。本发明专利技术对多普勒频移有较好的适应能力。

【技术实现步骤摘要】
一种高稳健性大多普勒单频脉冲信号检测方法
本专利技术属于的
；具体涉及一种高稳健性大多普勒单频脉冲信号检测方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，信号检测技术作为一个重要课题，在军事侦察预警、应急救援、水下目标探测等方面具有重要意义，并且在定位、跟踪、通信中起着不可替代的作用。常见的水声信号有单频信号、线性调频信号、双曲调频信号、扩频信号等。其中，单频信号因其具有结构简单、信道占用率低等优势得到广泛应用。经典的单频脉冲信号检测算法如匹配滤波器，它是利用参考信号与接收信号波形的相似性，使输出信号达到最大信噪比，是检测确知信号的最优检测器。但是由于目标的高速运动会引起多普勒频移，并且单频脉冲信号的多普勒容限较低，从而导致匹配滤波器性能急剧下降。对于高速运动目标的检测，经典的检测方法便是基于信号的时频特性进行检测，但这类方法在信噪比较低的条件下检测效果往往不尽人意。
技术实现思路
本专利技术提出了一种高稳健性大多普勒单频脉冲信号检测方法。相对于传统单频信号检测方法，该方法对目标高速运动有更好的适应能力。本专利技术通过以下技术方案实现：一种高稳健性大多普勒单频脉冲信号检测方法，所述检测方法包括以下步骤：步骤1：获取接收基阵左右子阵的波束域输出信号；步骤2：基于步骤1基阵左右子阵的波束域输出信号，分别计算左子阵与右子阵的瞬时相位序列；步骤3：根据步骤2的左右子阵信号瞬时相位序列，得到瞬时相位差差分序列及其方差；步骤4：根据步骤3中瞬时相位差差分序列方差作为检测统计量进行信号有无的判决。进一步的，所述步骤1具体为，对于N元线阵而言，选取左右各N-1个阵元作为左右子阵，波束形成技术只做延时求和运算，则左右子阵的波束域输出信号为，其中,fc为接收信号频率，f0为期望信号频率，k为采样时刻，θ为入射角度，θ0为预成波束角度，c为水中声速，d为阵元间距，A为信号幅度。进一步的，所述步骤2具体为，利用自适应陷波滤波器实现瞬时相位估计，自适应陷波滤波器的输入信号为：di(k)＝si(k)+n(k)其中，n(k)为背景噪声，si(k)对应左右子阵波束域输出信号；自适应陷波滤波器的参考信号为：迭代过程为：y(k)＝Wc(k)xc(k)+Ws(k)xs(k)ε(k)＝di(k)-y(k)Wc(k+1)＝Wc(k)+με(k)xc(k)Ws(k+1)＝Ws(k)+με(k)xs(k)其中，ε(k)为残差，μ为滤波器步长，Wc(k)和Ws(k)为自适应陷波滤波器的权值，其中，ε(k)为残差，μ为滤波器步长，Wc(k)和Ws(k)为自适应陷波滤波器的权值，y(k)为自适应陷波滤波器的输出，xc(k)为正交参考信号的余弦部分，xs(k)为正交参考信号的正弦部分；瞬时相位估计表达式为：当i＝1时，所得为左子阵瞬时相位估计序列；当i＝2时，所得为右子阵瞬时相位估计序列。进一步的，所述步骤3具体为，其中，为瞬时相位差序列，φ(k)为瞬时相位差差分序列其中，N为瞬时相位差差分序列的长度，φ0(k)为样本均值，为样本方差即瞬时相位差差分序列方差。进一步的，所述步骤4具体为，将瞬时相位差差分序列方差与门限进行比较，小于该门限判为有信号，大于等于该门限判为无信号。本专利技术的有益效果是：本专利技术对单频脉冲信号实现有效检测，尤其对于多普勒频偏影响具有很好的稳健性。附图说明图1本专利技术的流程图。图2本专利技术的单阵元信号时域波形及左右子阵波束域输出信号，图2-(a)单阵元信号时域波形图，图2-(b)左子阵波束域输出信号图，图2-(c)右子阵波束域输出信号图。图3本专利技术的左右子阵波束域输出信号的瞬时相位序列以及信号瞬时相位差差分序列，图3-(a)左子阵波束域输出信号的瞬时相位序列图，图3-(b)右子阵波束域输出信号的瞬时相位序列图，图3-(c)信号瞬时相位差差分序列图。图4本专利技术的瞬时相位差差分序列方差及与门限的比较图。图5本专利技术的抗噪声性能对比分析图。图6本专利技术的抗多普勒频移性能对比分析图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种高稳健性大多普勒单频脉冲信号检测方法，所述检测方法包括以下步骤：步骤1：获取接收基阵左右子阵的波束域输出信号；步骤2：基于步骤1基阵左右子阵的波束域输出信号，分别计算左子阵与右子阵的瞬时相位序列；步骤3：根据步骤2的左右子阵信号瞬时相位序列，得到瞬时相位差差分序列及其方差；步骤4：根据步骤3中瞬时相位差差分序列方差作为检测统计量进行信号有无的判决。进一步的，所述步骤1具体为，对于N元线阵而言，选取左右各N-1个阵元作为左右子阵，波束形成技术只做延时求和运算，则左右子阵的波束域输出信号为，其中,fc为接收信号频率，f0为期望信号频率，k为采样时刻，θ为入射角度，θ0为预成波束角度，c为水中声速，d为阵元间距，A为信号幅度。进一步的，所述步骤2具体为，利用自适应陷波滤波器实现瞬时相位估计，自适应陷波滤波器的输入信号为：di(k)＝si(k)+n(k)其中，n(k)为背景噪声，si(k)对应左右子阵波束域输出信号；自适应陷波滤波器的参考信号为：迭代过程为：y(k)＝Wc(k)xc(k)+Ws(k)xs(k)ε(k)＝di(k)-y(k)Wc(k+1)＝Wc(k)+με(k)xc(k)Ws(k+1)＝Ws(k)+με(k)xs(k)其中，ε(k)为残差，μ为滤波器步长，Wc(k)和Ws(k)为自适应陷波滤波器的权值，其中，ε(k)为残差，μ为滤波器步长，Wc(k)和Ws(k)为自适应陷波滤波器的权值，y(k)为自适应陷波滤波器的输出，xc(k)为正交参考信号的余弦部分，xs(k)为正交参考信号的正弦部分；瞬时相位估计表达式为：当i＝1时，所得为左子阵瞬时相位估计序列；当i＝2时，所得为右子阵瞬时相位估计序列。进一步的，所述步骤3具体为，其中，为瞬时相位差序列，φ(k)为瞬时相位差差分序列，其中，N为瞬时相位差差分序列的长度，φ0(k)为样本均值，为样本方差即瞬时相位差差分序列方差。进一步的，所述步骤4具体为，将瞬时相位差差分序列方差与门限进行比较，小于该门限判为有信号，大于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高稳健性大多普勒单频脉冲信号检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：/n步骤1：获取接收基阵左右子阵的波束域输出信号；/n步骤2：基于步骤1基阵左右子阵的波束域输出信号，分别计算左子阵与右子阵的瞬时相位序列；/n步骤3：根据步骤2的左右子阵信号瞬时相位序列，得到瞬时相位差差分序列及其方差；/n步骤4：根据步骤3中瞬时相位差差分序列方差作为检测统计量进行信号有无的判决。/n

【技术特征摘要】
1.一种高稳健性大多普勒单频脉冲信号检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：
步骤1：获取接收基阵左右子阵的波束域输出信号；
步骤2：基于步骤1基阵左右子阵的波束域输出信号，分别计算左子阵与右子阵的瞬时相位序列；
步骤3：根据步骤2的左右子阵信号瞬时相位序列，得到瞬时相位差差分序列及其方差；
步骤4：根据步骤3中瞬时相位差差分序列方差作为检测统计量进行信号有无的判决。


2.根据权利要求1所述一种高稳健性大多普勒单频脉冲信号检测方法，其特征在于，所述步骤1具体为，对于N元线阵而言，选取左右各N-1个阵元作为左右子阵，波束形成技术只做延时求和运算，则左右子阵的波束域输出信号为






其中,fc为接收信号频率，f0为期望信号频率，k为采样时刻，θ为入射角度，θ0为预成波束角度，c为水中声速，d为阵元间距，A为信号幅度。


3.根据权利要求1所述一种高稳健性大多普勒单频脉冲信号检测方法，其特征在于，所述步骤2具体为，利用自适应陷波滤波器实现瞬时相位估计，
自适应陷波滤波器的输入信号为：
di(k)＝si(k)+n(k)
其中，n(k)为背景噪声，si(k)对应左右子阵波束域输出信号；
自适应陷波滤波器的参考信号为：

【专利技术属性】
技术研发人员：付进，梁国龙，滕远鑫，张光普，邹男，齐滨，王燕，孙思博，邱龙皓，陈洪英，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23