本发明专利技术属于但不限于水下探测技术领域，尤其涉及一种水下电磁探测系统最佳接收机推导方法及系统，包括：S1，目标回波信号特征分析；S2，最佳接收机推导；S3，接收机工作特性分析；S4，水下电磁探测系统最佳广义似然比接收机获得。本发明专利技术首次得到了水下电磁探测系统的最佳接收机模型，针对水下电磁探测系统接收机存在的现实问题，本发明专利技术采用广义似然比准则全面推导了最佳接收机的模型，并对接收机性能进行了分析，为水下电磁探测系统接收机设计提供了一定的借鉴意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于但不限于水下探测，尤其涉及一种水下电磁探测系统最佳接收机推导方法及系统。
技术介绍
1、由于水的导电性，电磁波在水中衰减非常大，大约每传播1米的能量衰减可以达到90％，因此在绝大多数应用中，水下电磁探测是不可行的。但是在某些特定的应用场景中，如低频、近场，水下电磁探测仍具有一席之地。
2、由于水下电磁探测的检测信号模型中存在未知统计特性的随机参量，因此很难获得水下电磁探测系统最佳接收机的模型。
3、鉴于上述分析，现有技术存在的急需解决的技术问题为：由于水下电磁探测的检测信号模型中存在未知统计特性的随机参量，因此很难获得水下电磁探测系统最佳接收机的模型。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种水下电磁探测系统最佳接收机推导方法及系统。
2、本专利技术是这样实现的，一种水下电磁探测系统最佳接收机推导方法，包括：
3、s1，目标回波信号特征分析；
4、s2，最佳接收机推导；
5、s3，接收机工作特性分析；
6、s4，水下电磁探测系统最佳广义似然比接收机获得。
7、进一步，s1具体包括：
8、水下目标的电磁回波信号可以表示为
9、
10、其中，t为时间，a为信号的幅值，g(t)为信号的包络，ω0信号的频率，为信号的相位。
11、对于收发天线垂直配置的情况，由磁偶极子全磁场表达式可得信号幅度
12、</p>13、其中，m为辐射磁矩，μ0为海水导磁率，a为收发天线的间距，h为辐射天线与目标的距离。
14、a的概率密度函数为
15、
16、对于典型应用情况，信号包络可表示为
17、g(t)＝exp[-α(t0-t)2](4)
18、其中，α为目标回波信号宽度的倒数，t0为电磁探测设备距离目标最近的时刻。
19、为回波信号相位，它包括界面散射产生的回波相位突变、传播相移以及信号初相，可以表示为
20、
21、其中，为界面散射产生的回波相位突变，当在铁磁界面散射时，该项约为180°；为传播相移；为初相。
22、式(5)可改写为
23、
24、直接耦合干扰可表示为
25、
26、其中，
27、考虑高斯白噪声情况，则水下电磁探测系统的接收信号可表示为
28、
29、其中，n(t)是均值为0，方差为功率谱密度为的高斯白噪声。
30、进一步，s2具体包括：
31、由式(8)可知，水下电磁探测系统的信号检测问题为存在窄带干扰时高斯白噪声条件下的二元随机参量信号的检测问题。因此，可做两种假设
32、
33、由于n(t)为高斯白噪声，因此h0情况下，x(t)服从即
34、
35、其中，为常数，n为采样点数，δt为满足噪声不相关的采样间隔。
36、则h1情况下的回波信号的条件概率密度函数为
37、
38、最大似然方程为
39、
40、将式(1)、(7)、(11)代入式(12)可得
41、
42、因此广义似然比检验判决式为
43、
44、将式(1)、(7)、(10)、(11)、(13)代入式(14)可得
45、
46、其中，为检验统计量。
47、进一步，s3具体包括：
48、令则在h0假设下，检验统计量的条件均值为
49、在h0假设下，检验统计量的条件方差为
50、
51、由于n(t)为高斯白噪声，则有
52、
53、将式(18)代入式(17)可得
54、
55、其中，同理可求得h1假设下，检验统计量的条件均值和条件方差分别为
56、var[g/h1]＝σ2 (21)
57、因此两种假设条件下检验统计量g的概率密度函数为
58、
59、由式(22)可知虚警概率为
60、
61、同理，由式(23)可得检测概率为
62、
63、将式(19)分别代入式(24)和式(25)可得
64、
65、本专利技术的另一目的在于提供一种实现所述水下电磁探测系统最佳接收机推导方法的水下电磁探测系统最佳接收机推导系统，包括：
66、特征分析模块，用于对目标回波信号进行特征分析；
67、最佳接收机推导模块，用于进行最佳接收机推导；
68、工作特性分析模块，用于对接收机进行工作特性分析；
69、最佳接收机获得模块，用于获得水下电磁探测系统最佳广义似然比接收机。
70、本专利技术的另一目的在于提供一种计算机设备，计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行所述的水下电磁探测系统最佳接收机推导方法的步骤。
71、本专利技术的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行所述的水下电磁探测系统最佳接收机推导方法的步骤。
72、本专利技术的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，信息数据处理终端包括所述的水下电磁探测系统最佳接收机推导系统。
73、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
74、第一、本专利技术首次得到了水下电磁探测系统的最佳接收机模型，针对水下电磁探测系统接收机存在的现实问题，本专利技术采用广义似然比准则全面推导了最佳接收机的模型，并对接收机性能进行了分析，为水下电磁探测系统接收机设计提供了一定的借鉴意义。
75、本专利技术的技术方案填补了国内外业内技术空白：
76、本专利技术首次获得了水下电磁探测系统最佳接收机推导方法和模型，为接收机设计提供了有力支撑，可有效提高水下电磁探测系统接收机处理增益，增加其目标检测概率和作用距离，填补了国内外在该领域的空白。
77、第二，本专利技术在产业应用中的技术问题解决与技术进步分析。
78、一、现有技术的技术问题
79、1.水下电磁信号探测的复杂环境干扰
80、水下探测环境存在多种复杂干扰(如界面散射、直接耦合干扰和窄带干扰)，传统方法无法有效分离目标信号和干扰信号，导致检测精度下降。
81、2.信号特征建模不足
82、传统水下探测技术对电磁信号特征建模简单，忽略了回波信号的多参量特性(幅值、包络、相位等)，未能充分利用目标信号的特性进行有效检测。
83、3.检测性能难以量化
84、现有技术缺乏对检本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种水下电磁探测系统最佳接收机推导方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的水下电磁探测系统最佳接收机推导方法，其特征在于，S1具体包括：
3.如权利要求1所述的水下电磁探测系统最佳接收机推导方法，其特征在于，S2具体包括：
4.如权利要求1所述的水下电磁探测系统最佳接收机推导方法，其特征在于，S3具体包括：
5.一种实现如权利要求1～4任意一项所述水下电磁探测系统最佳接收机推导方法的水下电磁探测系统最佳接收机推导系统，其特征在于，包括：
6.一种计算机设备，计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行如权利要求1～4任意一项所述的水下电磁探测系统最佳接收机推导方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行如权利要求1～4任意一项所述的水下电磁探测系统最佳接收机推导方法的步骤。
8.一种信息数据处理终端，信息数据处理终端包括如权利要求5所述的水下电磁探测系统最佳接收机推导系统。
【技术特征摘要】
1.一种水下电磁探测系统最佳接收机推导方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的水下电磁探测系统最佳接收机推导方法，其特征在于，s1具体包括：
3.如权利要求1所述的水下电磁探测系统最佳接收机推导方法，其特征在于，s2具体包括：
4.如权利要求1所述的水下电磁探测系统最佳接收机推导方法，其特征在于，s3具体包括：
5.一种实现如权利要求1～4任意一项所述水下电磁探测系统最佳接收机推导方法的水下电磁探测系统最佳接收机推导系统，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐波，张林森，谭思炜，徐立，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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