【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水下探测，具体涉及一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法。
技术介绍
1、随着对水下目标监测技术的要求不断提高，对水下目标的有效检测变得尤为关键。周期脉冲信号在水声通信、目标探测、地质结构探测和生物活动研究等方面发挥着重要作用。如何开发前沿技术以克服周期脉冲信号衰减、多路径效应和噪声干扰是十分重要的。
2、在信号处理领域，声学信号在水下环境中显示出最佳的传播性能。检测水下周期性脉冲信号对于声学信标或黑匣子的搜索、救援至关重要。由于设备温漂、复杂水下环境等的影响，周期性脉冲信号在传播过程中可能会受到影响，这给微弱信号检测和参数估计带来了困难，因此现有方法对水下信标信号检测的概率较低。
3、综上所述，基于水下信标信号的低信噪比特性、频率特性、周期特性提出一种新的水下信标信号检测方法，以解决现有方法对水下信标信号检测困难、检测概率低的问题是十分必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为解决现有方法对水下信标信号检测概率低的问题，而提出了一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法。
2、本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案是：
3、一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法，所述方法具体包括以下步骤：
4、步骤一、对t时刻接收到的信号进行短时傅里叶变换，得到t时刻接收到的信号对应的短时傅里叶变换谱图能量；
5、再对t时刻以及t时刻之前接收到的信号对应的短时傅里叶变
6、步骤二、对相参积累后的谱图进行脉冲串检测：
7、若检测到脉冲串，则t时刻接收到的信号中存在水下信标信号，并停止检测；
8、若未检测到脉冲串，则t时刻接收到的信号中不存在水下信标信号，并继续执行步骤三；
9、步骤三、令t＝t+1后，返回执行步骤一，继续检测接收到的信号中是否存在水下信标信号。
10、进一步地，所述t时刻接收到的信号记为x(t)，对x(t)进行短时傅里叶变换得到谱图能量：
11、
12、其中，stft(t,ω)是信号x(t)对应的谱图能量，g(t-τ)是分析窗函数，τ是窗长，ω是角频率，e是自然对数的底数，j是虚数单位。
13、进一步地，所述对t时刻以及t时刻之前接收到的信号对应的短时傅里叶变换谱图能量进行相参积累，具体为：
14、步骤一一、分别获得各个时刻接收信号对应的短时傅里叶变换谱图能量后，将t时刻以及t时刻之前接收到的信号对应的短时傅里叶变换谱图能量进行累加，得到累加后的短时傅里叶变换谱图能量；
15、再对累加后的短时傅里叶变换谱图能量进行分组，即将累加后的短时傅里叶变换谱图能量分为q组，每组内的谱图在时间上连续，且每组谱图对应的时间长度取为信标信号的np个脉冲的总时间长度；
16、步骤一二、对各组谱图进行对齐后，再进行相参积累，得到相参积累后的谱图。
17、进一步地，所述信标信号是频率为f0、周期为tp的cw脉冲信号。
18、进一步地，所述步骤一二的具体过程为：
19、将第1组谱图记为g#1，将第2组谱图记为g#2，滑动第2组谱图的脉冲使差值e1-2达到最小时，第1组谱图的脉冲相位与第2组谱图的脉冲相位实现对齐：
20、
21、其中，是第1组谱图中第i个脉冲的相位，是第2组谱图中第i个脉冲的相位；
22、同理，将第2组谱图的脉冲相位与第3组谱图的脉冲相位对齐，将第3组谱图的脉冲相位与第4组谱图的脉冲相位对齐，直至将第q-1组谱图的脉冲相位与第q组谱图的脉冲相位对齐；
23、再将对齐后的各组谱图进行相参积累，得到相参积累后的谱图。
24、进一步地，所述差值e1-2的最小化过程为：
25、步骤1、将第1组谱图g#1的首个过门限脉冲对应的相位记为将第2组谱图的首个过门限脉冲对应的相位记为
26、步骤2、第2组谱图的脉冲相位向左滑动一个滑动因子的长度后，形成对齐点则差值
27、其中，ε是一个滑动因子的长度；
28、第2组谱图的脉冲相位向右滑动一个滑动因子的长度后，形成对齐点则差值
29、步骤3、比较e1-2、的大小关系；
30、若则在对齐后第2组谱图的首个过门限脉冲相位的范围为第2组谱图的脉冲相位继续向左滑动一个滑动因子的长度，再将更新为将更新为将更新为再执行步骤4；
31、若则在对齐后第2组谱图的首个过门限脉冲相位的范围为第2组谱图的脉冲相位继续向右滑动一个滑动因子的长度，将更新为将更新为将更新为再执行步骤4；
32、若则执行步骤5；
33、步骤4、分别利用更新后的和计算e1-2和再返回执行步骤3；
34、步骤5、判断滑动因子的长度是否小于分析窗函数的窗长；
35、若滑动因子的长度小于等于分析窗函数的窗长，则第1组谱图的脉冲相位与第2组谱图的脉冲相位实现对齐，即e1-2达到最小，对齐后第2组谱图的首个过门限脉冲相位
36、
37、若滑动因子的长度大于分析窗函数的窗长，则将滑动因子的长度减半，在对齐后第2组谱图的首个过门限脉冲相位的范围为并分别利用更新后的和计算e1-2和再返回执行步骤3。
38、进一步地，所述滑动因子长度的初始值为：
39、ε∈[tp/2πf0,tp/πf0]。
40、进一步地，所述步骤二的具体过程为：
41、步骤二一、确定相参积累后谱图中的首个大于等于门限η1的脉冲，将确定出的脉冲作为脉冲串检测的首脉冲；
42、步骤二二、判断首脉冲之后是否存在脉冲串。
43、进一步地，所述步骤二二的具体过程为：
44、步骤(1)、在脉冲串检测的首脉冲之后确定np个节点，相邻节点之间的间隔均为tp，且首脉冲之后的第1个节点与首脉冲的间隔也为tp；
45、各个节点的滑动范围均为±te；
46、步骤(2)、各个节点均在自身的检测范围内进行有效脉冲的检测，根据各个节点检测到的有效脉冲计算检测统计量ψ：
47、
48、βi＝ai/η1
49、其中，βi是中间变量，ai是第i个节点检测到的有效脉冲在相参积累后谱图中的幅值；
50、步骤(3)、比较检测统计量ψ与门限η2的大小：
51、若ψ≥η2，则首脉冲之后存在脉冲串，即t时刻接收到的信号中存在信标信号；
52、若ψ＜η2，则首脉冲之后不存在脉冲串，即t时刻接收到的信号中不存在信标信号。
53、更进一步地，所述门限η2的取值为1。
54、本专利技术的有益效果是：
55、本专利技术对接收信号对应的短时傅里叶变换谱图能量进行分组，再对分组结果进行相参积累，可以有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法，其特征在于，所述t时刻接收到的信号记为x(t)，对x(t)进行短时傅里叶变换得到谱图能量：
3.根据权利要求1所述的一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法，其特征在于，所述对t时刻以及t时刻之前接收到的信号对应的短时傅里叶变换谱图能量进行相参积累，具体为：
4.根据权利要求3所述的一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法，其特征在于，所述信标信号是频率为f0、周期为Tp的CW脉冲信号。
5.根据权利要求4所述的一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法，其特征在于，所述步骤一二的具体过程为：
6.根据权利要求5所述的一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法，其特征在于，所述差值E1-2的最小化过程为：
7.根据权利要求6所述的一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法，其特征在于，所述滑动因子
8.根据权利要求7所述的一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法，其特征在于，所述步骤二的具体过程为：
9.根据权利要求8所述的一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法，其特征在于，所述步骤二二的具体过程为：
10.根据权利要求9所述的一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法，其特征在于，所述门限η2的取值为1。
...【技术特征摘要】
1.一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法，其特征在于，所述t时刻接收到的信号记为x(t)，对x(t)进行短时傅里叶变换得到谱图能量：
3.根据权利要求1所述的一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法，其特征在于，所述对t时刻以及t时刻之前接收到的信号对应的短时傅里叶变换谱图能量进行相参积累，具体为：
4.根据权利要求3所述的一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信号检测方法，其特征在于，所述信标信号是频率为f0、周期为tp的cw脉冲信号。
5.根据权利要求4所述的一种基于相参积累和脉冲串检测的水下信标信...
【专利技术属性】
技术研发人员：兰天，王逸林，邱龙皓，郝宇，李赢，王晋晋，邹男，齐滨，梁国龙，
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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