【技术实现步骤摘要】
：本专利技术属于水声目标探测，具体涉及一种基于能量通过特性的水声目标警戒方法。
技术介绍
0、
技术介绍
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1、目前，水声目标警戒探测仍以集中式水听器阵列实现远程探测为主，主要利用波束形成后各方位的能量或特征进行水声目标远程被动探测。但在复杂海洋环境下，水声目标辐射噪声级不断降低，海洋环境噪声级大幅提高，针对水声目标的远程探测和目标辨识越来越困难。在此情况下，在水下布设连续的、分布式的水听器线列阵是实现水声目标检测的一种有效手段。对水平布设、覆盖警戒海域宽度的分布式水听器线列阵来说，水声目标在水听器线列阵的一侧航行进入到另一侧时，必然从水听器线列阵的上方或下方通过，水声目标离水听器线列阵的最近距离不大于海深，和接收到的远距离水声目标辐射噪声相比，海洋声传播损失大幅减小，信噪比得以提高。在这种情况下，水声目标通过水听器线列阵时，基于远场的常规警戒算法已不再适用，需要提出有效利用通过水声目标辐射噪声场特性的水声目标警戒方法。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种基于能量通过特性的水声目标警戒方法，该方法可实现在近场条件下航行通过水听器线列阵的水声目标的可靠警戒。
2、本专利技术的技术解决方案是，提供一种基于能量通过特性的水声目标警戒方法,包括以下步骤，
3、步骤1，获取水听器线阵列采集水声目标噪声数字信号；
4、步骤2，多通道信号带通滤波和时频谱分析；
5、步骤3，对指定带宽
6、步骤4，对宽带和线谱空时能量分布进行空时两维滤波，抑制随机背景噪声；
7、步骤5，计算宽带和线谱空时能量分布集中度趋势曲线；
8、步骤6，宽带和线谱空时能量分布集中度趋势检测，判决是否有水声目标通过；
9、步骤7，水声目标通过时间和位置估计。
10、基于能量通过特性的水声目标警戒方法与远场水声目标警戒探测利用的水声信号特性不同，该方法利用水声目标的能量通过特性实现水声目标警戒探测，实现通过目标与环境噪声、远场干扰目标的区分。
11、当水声目标以一定的航速接近和通过水听器线列阵时，水听器线列阵接收的水声目标辐射噪声的幅度呈现二维通过特性。在空时能量特征上，表现为以通过水听器阵列位置为空间中心、以通过时刻为时间中心的能量极大区。能量分布随与空-时中心距离的增大而减小。尽管由于多途干涉，存在能量起伏，但宽带能量及窄带空间局部平均能量呈现的趋势不变。
12、本专利技术的基于时频通过特性的水声目标警戒方法的具体步骤如下，
13、步骤1操作如下，水听器线列阵的m个阵元连续采集水下目标辐射噪声，形成m通道的水下目标辐射噪声数字信号si(t)(i∈[1,m])，其中m为线列阵阵元数目,阵元位置为xi。
14、步骤2操作如下，对信号si(t)(i∈[1,m])进行时频谱分析，获取m通道的时间频率两维谱数据xi(t，f) (i∈[1，m])，
15、
16、式中，f表示频率,t为时间窗口长度。
17、步骤3操作如下，计算宽带或线谱空时能量分布，宽带空时能量分布表示指定频带内信号总能量在空间(通道号表示)、时间的两维分布:
18、k1(i，t)＝{e1i(t)} i∈[1，m] (2)
19、其中，e1i(t)是第i通道对应的宽带能量随时间分布，计算方法为对通道时间频率谱的能量在频率域进行积分，
20、
21、线谱空时能量分布表示信号线谱能量在空间(通道号表示)、时间的两维分布：
22、k2(i，t)＝{e2i(t)} i∈[1，m] (4)
23、其中，e2i(t)是第i通道对应的线谱能量随时间分布，按照峰值判决条件和阈值，从xi(t，f)中检测出稳定线谱，估计线谱频率fj,计算对应的谱值：
24、e2i(t)＝|xi(t，fj)|2 (5)
25、步骤5操作如下，依据m通道宽带和线谱空时能量分布，计算t时刻宽带和线谱空时能量分布数据重心坐标和均值，宽带空时能量分布数据重心m(t)、均值u(t)计算方法如下：
26、
27、
28、窄带空时能量分布数据重心和均值计算方法与宽带空时能量分布计算方法同。
29、构造统计量cr1、i1、i2，
30、
31、
32、cr1(t)＝[1-i1(t)/i2(t)]2 (10)
33、利用统计量cr1估计宽带空时能量分布集中度趋势，并采用同样的方法估计窄带空时能量分布集中度趋势cr2。
34、步骤6操作如下：对cr1(t)和cr2(t)值进行峰值或极值检测，判断是否有水声目标通过，当集中度大于阈值时，进入水声目标通过预警，并根据集中度的趋势，对目标进行确认。
35、综合宽带能量、线谱能量空时特性，在空时分布图上取极值，该极值对应的时间即为水声目标通过水听器线列阵时刻，该时刻能量最大值所在的水听器线列阵通道号空间位置即为水声目标通过的位置点。
36、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
37、本专利技术利用未知水声目标经过水听器线列阵时的能量通过特性，提取水声目标通过时的宽带和窄带线谱空时能量变化趋势特征，判断是否有水声目标经过，估计目标的通过时间与位置，实现对水听器阵列布放海域的水声目标警戒探测功能。
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1.一种基于能量通过特性的水声目标警戒方法,其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的基于能量通过特性的水声目标警戒方法，其特征在于：步骤1操作如下，水听器线列阵的M个阵元连续采集水下目标辐射噪声，形成M通道的水下目标辐射噪声数字信号si(t)(i∈[1,M])，其中M为线列阵阵元数目,阵元位置为xi。
3.根据权利要求2所述的基于能量通过特性的水声目标警戒方法，其特征在于：步骤2操作如下，对信号si(t) (i∈[1，M])开展时频谱分析，获取M通道的时间频率两维谱数据Xi(t，f) (i∈[1，M])，
4.根据权利要求3所述的基于能量通过特性的水声目标警戒方法，其特征在于：步骤3操作如下，计算宽带或线谱空时能量分布，宽带空时能量分布表示指定频带内信号总能量在空间、时间的两维分布：
5.根据权利要求4所述的基于能量通过特性的水声目标警戒方法，其特征在于：步骤5操作如下，依据M通道宽带和线谱空时能量分布，计算t时刻宽带和线谱空时能量分布数据重心坐标和均值，宽带空时能量分布数据重心m(t)、均值u(t)计算方法如下：>
6.根据权利要求5所述的基于能量通过特性的水声目标警戒方法，其特征在于：步骤6操作如下，对CR1(t)和CR2(t)值进行峰值或极值检测，判断是否有水声目标通过，当集中度大于阈值时，进入水声目标通过预警，并根据集中度的趋势，对目标进行确认。
7.根据权利要求1所述的基于能量通过特性的水声目标警戒方法，其特征在于,步骤7操作方法如下，综合宽带能量、线谱能量空时特性，在空时分布图上取极值，该极值对应的时间即为水声目标通过水听器线列阵时刻，该时刻能量最大值所在的水听器线列阵通道号空间位置即为水声目标通过的位置点。
...【技术特征摘要】
1.一种基于能量通过特性的水声目标警戒方法,其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的基于能量通过特性的水声目标警戒方法，其特征在于：步骤1操作如下，水听器线列阵的m个阵元连续采集水下目标辐射噪声，形成m通道的水下目标辐射噪声数字信号si(t)(i∈[1,m])，其中m为线列阵阵元数目,阵元位置为xi。
3.根据权利要求2所述的基于能量通过特性的水声目标警戒方法，其特征在于：步骤2操作如下，对信号si(t) (i∈[1，m])开展时频谱分析，获取m通道的时间频率两维谱数据xi(t，f) (i∈[1，m])，
4.根据权利要求3所述的基于能量通过特性的水声目标警戒方法，其特征在于：步骤3操作如下，计算宽带或线谱空时能量分布，宽带空时能量分布表示指定频带内信号总能量在空间、时间的两维分布：
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛辉良，张自丽，郭斐斐，于振欣，田贺，吕冰，曾绮雯，潘筱屹，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一五研究所，
类型：发明
国别省市：
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