一种基于硬阈值判决的窄带信号增强方法技术

本发明专利技术公开了一种基于硬阈值判决的窄带信号增强方法，属于被动声纳信号检测领域，包括以下步骤：步骤一、对原始采集数据进行解相关时间延迟，作为自适应滤波器的时域输入；步骤二、对时域原始采集数据进行滑动离散傅里叶变换(SDFT)，获得频域数据；步骤三、初始化频域自适应权值，将其与频域数据相乘得到自适应滤波器的时域输出；步骤四、用原始采集数据减去自适应滤波器的时域输出，得到估计误差；步骤五、利用迭代公式对频域自适应权值进行更新，并采用硬阈值判决保留幅度较高的权值，剔除幅度较低的权值；步骤六、重复步骤一至步骤五直至收敛。能够有效增强弱窄带信号，获得更高的信号处理增益，提升对窄带信号的检测能力。提升对窄带信号的检测能力。提升对窄带信号的检测能力。

【技术实现步骤摘要】
[0017]其中，X
i
(n
‑
Δ)表示该时刻的频域数据，X
i
(n
‑1‑
Δ)表示上一时刻的频域数据，x(n
‑
Δ表示该时刻的时域输入数据，x(n
‑
N
‑
Δ表示比该时刻早N个时刻的时域输入数据，e
j2si/N
表示指数项。
[0018]进一步的，用于步骤三中，初始化频域自适应权值，将其与频域数据相乘得到自适应滤波器的时域输出，其计算方式为：
[0019]y(n)＝W
H
(n)X(n
‑
Δ)
[0020]其中，X(n
‑
Δ)表示频域数据向量，W(n)表示频域自适应权值向量，)(.)
H
表示共轭转置运算。
[0021]进一步的，用于步骤四中，用原始采集数据减去自适应滤波器的时域输出，得到估计误差，其计算方式为：
[0022]e(n)＝x(n)
‑
y(n)
[0023]进一步的，用于步骤五中，利用迭代公式对频域自适应权值进行更新，并采用硬阈值判决保留幅度较高的权值，剔除幅度较低的权值，其计算方式为：
[0024]W(n+1)＝H5(W(n)+μe(n)X(n
‑
Δ))
[0025]其中，W(n+1为新的自适应权值，μ为迭代步长，H
s
(.)表示硬门限判决，其作用是保留自适应权值向量中最大的s个元素，而其他元素直接置零。
[0026]本专利技术的主要优点是：相较于常规自适应窄带增强方法，能够有效地对自适应权值噪声进行抑制，获得更大的信号处理增益，进而提升对窄带信号的检测能力；更好地适用于窄带信号较弱的工作环境，如被动探测声纳系统的工作环境，具有一定的实际指导价值。
附图说明
[0027]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。
[0028]图1为本专利技术的步骤流程图；
[0029]图2为输入信号的LOFAR谱；
[0030]图3为对比例的输出信号LOFAR谱；
[0031]图4为本专利技术的输出信号的LOFAR谱；
[0032]图5为对比例的频域自适应权值；
[0033]图6为本专利技术的频域自适应权值；
[0034]图7为本专利技术的算法流程图。
具体实施方式
[0035]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。
[0036]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0037]实施例
[0038]如图1和图7所示，一种基于硬阈值判决的窄带信号增强方法，包括以下步骤：
[0039]步骤S101、对原始采集数据进行解相关时间延迟，作为自适应滤波器的时域输入；
[0040]步骤S103、对时域原始采集数据进行滑动离散傅里叶变换(SDFT)，获得频域数据；
[0041]步骤S105、初始化频域自适应权值，将其与频域数据相乘得到自适应滤波器的时域输出；
[0042]步骤S107、用原始采集数据减去自适应滤波器的时域输出，得到估计误差；
[0043]步骤S109、利用迭代公式对频域自适应权值进行更新，并采用硬阈值判决保留幅度较高的权值，剔除幅度较低的权值；
[0044]步骤S111、重复步骤S101至步骤S109直至收敛。
[0045]在本申请的具体实施例中，用于步骤S101中，对原始采集数据进行解相关时间延迟，作为自适应滤波器的时域输入，其计算方式为：
[0046]x(n
‑
Δ)＝[x(n
‑
Δ)，x(n
‑
Δ
‑
1)，
…
，x(n
‑
Δ
‑
N+1)]2[0047]其中，x(n)，n＝1，2，
…
表示系统时域采集数据，N表示设置的自适应滤波器阶数，Δ表示解相关延迟时间，(.)2表示转置运算。
[0048]在本申请的具体实施例中，用于步骤S103中，对时域原始采集数据进行滑动离散傅里叶变换(SDFT)，获得频域数据，其计算方式为：
[0049]X
i
(n
‑
Δ)＝[X
i
(n
‑1‑
Δ)
‑
x(n
‑
N
‑
Δ)+x(n
‑
Δ)]e
j2πi/N
，i＝0，
…
，N
‑1[0050]其中，X
i
(n
‑
Δ)表示该时刻的频域数据，X
i
(nn
‑1‑
Δ)表示上一时刻的频域数据，x(n
‑
Δ)表示该时刻的时域输入数据，x(n
‑
N
‑
Δ)表示比该时刻早N个时刻的时域输入数据，e
j2πi/N
表示指数项。
[0051]在本申请的具体实施例中，用于步骤S105中，初始化频域自适应权值，将其与频域数据相乘得到自适应滤波器的时域输出，其计算方式为：
[0052]y(n)＝W
H
(n)X(n
‑
Δ)
[0053]其中，X(n
‑
Δ)表示频域数据向量，W(n)表示频域自适应权值向量，(.)H表示共轭转置运算。
[0054]在本申请的具体实施例中，用于步骤S107中，用原始采集数据减去自适应滤波器的时域输出，得到估计误差，其计算方式为：
[0055]e(n)＝x(n)
‑
y(n)
[0056]在本申请的具体实施例中，用于步骤S109中，利用迭代公式对频域自适应权值进行更新，并采用硬阈值判决保留幅度较高的权值，剔除幅度较低的权值，其计算方式为：
[0057]W(n+1)＝H
s
((W(n)+μe(n)X(n
‑
Δ))
[0058]其中，W(n+1为新的自适应权值，μ为迭代步长，H
s
(.)表示硬门限判决，其作用是保留自适应权值向量中最大的s个元素，而其他元素直接置零。
[0059]为了更好的理解本专利技术的技术方案，一下结合对比例进一步说明。
[0060]对比例
[0061]对比例为采用常规自适应窄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于硬阈值判决的窄带信号增强方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、对原始采集数据进行解相关时间延迟，作为自适应滤波器的时域输入；步骤二、对时域原始采集数据进行滑动离散傅里叶变换(SDFT)，获得频域数据；步骤三、初始化频域自适应权值，将其与频域数据相乘得到自适应滤波器的时域输出；步骤四、用原始采集数据减去自适应滤波器的时域输出，得到估计误差；步骤五、利用迭代公式对频域自适应权值进行更新，并采用硬阈值判决保留幅度较高的权值，剔除幅度较低的权值；步骤六、重复步骤一至步骤五直至收敛。2.根据权利要求1所述的基于硬阈值判决的窄带信号增强方法，其特征在于，用于步骤一中，对原始采集数据进行解相关时间延迟，作为自适应滤波器的时域输入，其计算方式如下：x(n
‑
Δ)＝[x(n
‑
Δ)，x(n
‑
Δ
‑
1)，
…
，x(n
‑
Δ
‑
N+1)]
T
其中，x(n)，n＝1，2，
…
表示系统时域采集数据，N表示设置的自适应滤波器阶数，Δ表示解相关延迟时间，(
·
)
T
表示转置运算。3.根据权利要求1所述的基于硬阈值判决的窄带信号增强方法，其特征在于，用于步骤二中，对时域原始采集数据进行滑动离散傅里叶变换(SDFT)，获得频域数据，其计算方式如下：X
i
(n
‑
Δ)＝[X
i
(n
‑1‑
Δ)
‑
x(n
‑
N
‑
Δ)+x(n
‑
Δ)]e
j2πi/N

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭妍，
申请(专利权)人：刘旭妍，
类型：发明
国别省市：