一种基于宽带多脉冲相干积累的水声弱机动目标检测方法技术

技术编号：39733419 阅读：7 留言：0更新日期：2023-12-17 23:35

一种基于宽带多脉冲相干积累的水声弱机动目标检测方法，本发明专利技术涉及基于宽带多脉冲相干积累的水声弱机动目标检测方法

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【技术实现步骤摘要】
一种基于宽带多脉冲相干积累的水声弱机动目标检测方法

[0001]本专利技术属于主动声呐探测弱目标领域，涉及基于宽带多脉冲相干积累的水声弱机动目标检测方法
。

技术介绍

[0002]随着潜艇减振降噪技术和声隐身技术的发展，主动声呐探测成为探测水下安静型目标的重要手段之一
。
由于水下目标受到大量噪声和杂波干扰的影响，具有较低的信噪比和信干比，造成了主动声呐探测的低检测概率
。
主动声呐经常发射宽带信号例如线性调频信号来获得匹配滤波增益，但目标信噪比较低时，只依赖脉冲内的匹配滤波增益对提高弱目标信噪比是远远不够的
。
在海洋信道变化缓慢的相干时间内，可以对水下弱运动目标进行脉冲间相干积累来增强弱目标能量，提高信噪比
。
[0003]由于水下弱目标运动比较灵活，除了常见的匀速运动外，还会出现机动转弯的情况
。
对于水下弱机动目标的脉冲间相干积累来说，主要面临以下难点：一，机动目标回波在相干积累时间内会分散在不同的距离单元中，产生复杂的距离徙动，使相干积累增益下降
。
对于多个运动不同的机动目标来说，其距离徙动也是不同的
。
二，机动目标的多普勒频率在相干时间内会分散到多个多普勒单元，即出现多普勒徙动，使回波能量分散
。
三，传统积累方法将机动目标的运动模型近似为随慢时间变化的有限阶多项式，并且未考虑发射信号为宽带时的情况，这种模型的失配导致相干积累增益下降
。
四，水下目标...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于宽带多脉冲相干积累的水声弱机动目标检测方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一：将主动声呐接收到的宽带多脉冲回波信号整理成二维矩阵，其中主动声呐多目标单次脉冲接收的宽带信号为快时间维矩阵，主动声呐多目标多次脉冲接收到的同一时延的信号为慢时间维矩阵；对接收的二维矩阵进行下变频得到基带回波，对基带回波进行匹配滤波，得到匹配滤波后的时域快时间维
‑
慢时间维矩阵；步骤二：基于匹配滤波后的时域快时间维
‑
慢时间维矩阵，构建机动目标的运动模型和机动目标在多脉冲匹配滤波后的宽带接收信号模型；步骤三：构建相干积累多脉冲机动目标的相位补偿函数，补偿目标回波在不同脉冲间的多普勒徙动，并设置感兴趣的参数搜索区间和搜索间隔；步骤四：根据步骤三的参数搜索区间和搜索间隔，提取每个搜索参数下的所有目标轨迹信号，将提取的轨迹信号与步骤三的相位补偿函数相乘并同相相加，完成对多个机动目标的相干积累；所述搜索参数为其中
R
0,q
为第
q
个目标的初始距离，
v
q
为第
q
个目标的速度，
w
q
为第
q
个目标的转弯角速度，
θ
q
为第
q
个目标的航向角；所述目标轨迹信号为机动目标在多脉冲匹配滤波后的宽带接收信号；遍历参数搜索区间，对每个搜索参数下多个机动目标的相干积累结果进行恒虚警检测，记录检测到目标时相干积累峰值对应的距离
、
速度
、
航向角和转弯角速度参数，完成对多个机动目标参数的估计
。2.
根据权利要求1所述的一种基于宽带多脉冲相干积累的水声弱机动目标检测方法，其特征在于：所述步骤一中将主动声呐接收到的宽带多脉冲回波信号整理成二维矩阵，其中主动声呐多目标单次脉冲接收的宽带信号为快时间维矩阵，主动声呐多目标多次脉冲接收到的同一时延的信号为慢时间维矩阵；对接收的二维矩阵进行下变频得到基带回波，对基带回波进行匹配滤波，得到匹配滤波后的时域快时间维
‑
慢时间维矩阵；具体过程为：主动声呐周期性发射线性调频信号，表达式为：其中
T
p
为脉宽，
γ
为调频率，
γ
＝
B/T
p
，
B
为发射信号带宽，
f
c
为中心频率，
rect()
为矩形脉冲函数，
j
为复数的虚部单位，
t
为主动声呐发射时间，为主动声呐发射时间，为快时间，
t
m
为慢时间，
t
m
＝
mT
r
,m
＝
1,2,
…
,M
，
M
是发射的脉冲数，
T
r
是脉冲重复间隔；对单目标多脉冲接收的宽带信号进行下变频，得到单目标多脉冲基带回波信号，表达式为：
其中
A0为目标回波幅值，
τ
(t
m
)
为传播延迟，
τ
(t
m
)
＝
2R(t
m
)/(c
‑
v)
，
R(t
m
)
为目标距离，
R(t
m
)
＝
R0+vt
m
，
R0为目标初始距离，
v
为目标径向速度；
c
为水下声速，通常取
1500m/s
；
α
为多普勒因子，
α
＝
(c
‑
v)/(c+v)
；为快时间，
t
m
为慢时间，表达式为
t
m
＝
mT
r
,m
＝
1,2,
…
,M
，
M
是发射的脉冲数，
T
r
是脉冲重复间隔，
f
d
为脉冲内多普勒频率，表达式为
f
d
＝
(
α
‑
1)f
c
；
·
表示乘号；当存在
Q
个运动的目标，则对多目标多脉冲接收的宽带信号进行下变频，得到多目标多次脉冲基带回波信号，表达式为：其中
q
＝
1,2,
…
,Q
，
Q
为多目标数量；
τ
q
(t
m
)
为第
q
个目标的传播延迟，
τ
q
(t
m
)
＝
2R
q
(t
m
)/(c
‑
v'
q
)
；
R
q
(t
m
)
为第
q
个目标的距离，
v'
q
为第
q
个目标的径向速度；对多目标多次脉冲基带回波信号在频域进行匹配滤波，匹配滤波后再进行归一化，得到归一化频域信号：其中
f
为快时...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯开阳，孙大军，滕婷婷，吕云飞，胡骏杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：

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