專利名稱：一種水聲目標輻射噪聲的線譜時間累積特征提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水聲目標的自動分類識別技術(shù)，尤其涉及一種水聲目標輻射噪聲的線譜時間累積特征提取方法。
背景技術(shù)：
聲納的目標分類識別主要是對水面艦船、水下潛艇、魚雷及其他水下物體進行分類識別。由于各種不同的艦艇，不同的型號，不同的工況以及在不同的海洋條件下所顯示出來的特性都不一樣，使目標特性很難描述和分類識別。所以，水聲目標的自動分類識別是水聲工程中一個十分重要的課題，也是公認的水聲信號處理難題。聲納從體制上分為被動聲納和主動聲納，在目標分類識別中也分成被動聲納識別和主動聲納識別兩類。被動聲納識別通過對接收的水聲目標輻射噪聲進行分析處理，如傅立葉變換、調(diào)制解調(diào)、小波變換等方法，從變換后的信號中提取特征，實現(xiàn)目標的分類識別。 但由于環(huán)境噪聲、干擾及陣處理的影響，以及艦船等目標輻射噪聲的復(fù)雜性等，使許多方法在對海上實際聲納接收信號的分類識別時難以取得理想的效果。以往，對線譜的研究往往只局限于實時性，而忽略了其在時間上的關(guān)聯(lián)性。單次提取出來的線譜很不穩(wěn)定，這表現(xiàn)在兩個方面一是真實線譜被噪聲掩蓋，從而無法從功率譜上提取出來，這樣就產(chǎn)生了漏判； 二是出現(xiàn)強噪聲線譜，它被誤判為目標的線譜，導(dǎo)致了虛判。所謂線譜時間累積特征，就是對線譜在時間上進行累積，構(gòu)成的時頻二維特征。利用長時間的信息累積無疑可提高信息的穩(wěn)定度，故在許多被動聲納中都設(shè)計了 LOFAR譜圖顯示或分析。但大多仍作為一種顯示信息，自動的LOFAR譜圖目標特征提取方法較少。線譜時間累積特征作為一種時序特征，其目的是將目標的某些特征在時間上加以累積和延續(xù)，借此反映這些特征在時間上的變化情況，從而可以使目標的穩(wěn)態(tài)特征更加穩(wěn)定和可靠，也可以從中提取出目標的動態(tài)特征和瞬態(tài)特征，為目標的分類識別提供依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服單次提取線譜特征方法的缺點，提供了一種水聲目標輻射噪聲線譜時間累積特征的提取方法，利用線譜時間累計特征，即利用LOFAR譜圖進行目標特征自動提取，通過對聲納信號和信息的時序分析，得到線譜在頻率上的分布和變化，從中提取目標的特征信息，從而有利于識別。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種水聲目標輻射噪聲的線譜時間累積特征提取方法，其特征在于對水聲目標輻射噪聲信號進行短時傅立葉變換，獲取線譜時間累積特征圖，通過對聲納信號和信息的時序分析，提取目標線譜數(shù)和線譜漂移特征，包括如下過程A.獲取線譜時間累積特征圖Al設(shè)由水聽器采集水聲目標輻射噪聲信號序列為s(n)，η = 0，1，..，N_l，輻射噪聲信號序列的采樣頻率為fs，N ^ fs，對數(shù)據(jù)進行標準化處理，&(〃)= Stdisin^ ，
E {s (η)}是s (η)的均值，Std {s (η)}是s (η)的標準差；Α2通過帶通濾波器，對S1 (η)進行帶通濾波，得到帶通信號S2 (η)；A3對進行短時傅立葉變換，得到線譜時間累積特征LOFAR圖S(i，j)，其中 i = 1,2,…，M，M為時間離散點數(shù)，j = 1，2，…，N，N為頻域離散點數(shù)；B.提取穩(wěn)定線譜數(shù)采用統(tǒng)計的方法從線譜時間累積特征LOFAR圖S (i,j)中提取線譜數(shù)，消除隨機噪聲的干擾，得到可靠和穩(wěn)定的線譜數(shù)Bi.對S(i，j)進行時間累積，得到直方圖線譜
WideZ = {Zj} = Σ邠“)，j = 0，1,2’…，"
/=1其中Zj為第j個頻點的直方圖線譜幅度，Wide為時間離散點數(shù)，N為頻域離散點數(shù)；B2.設(shè)定線譜判決門限gate，gate的取值為直方圖幅度均值的三倍；B3.對于線譜第j點，如果Zj彡gate，則線譜數(shù)加l，h」=1 ；反之，如果Zj < gate, 則 hj = 0 ；
「1，穩(wěn)定線譜B4·得到穩(wěn)定線譜分布矽={、}， =o無線譜,j = 1,2, ...，N，N為頻域離散
；^^ C.相關(guān)性檢測采用相關(guān)性檢測，對得到的穩(wěn)定線譜分布中存在的非目標線譜加以排除，以獲取目標線譜數(shù)目Cl.計算原始功率譜序列 E = S2(i，j) = IwijI, i = 1,2,…，Wide，j = 1,2,…， N，其中Wide為時間離散點數(shù)，N為頻域離散點數(shù)；C2.已得的穩(wěn)定線譜中第k條線譜在時刻i的功率為巧
權(quán)利要求
1. 一種水聲目標輻射噪聲的線譜時間累積特征提取方法，其特征在于對水聲目標輻射噪聲信號進行短時傅立葉變換，獲取線譜時間累積特征圖，通過對聲納信號和信息的時序分析，提取目標線譜數(shù)和線譜漂移特征，包括如下過程A.獲取線譜時間累積特征圖Al設(shè)由水聽器采集水聲目標輻射噪聲信號序列為S(n)，n = 0，1，. .，N-1，輻射噪聲信號序列的采樣頻率為fs，N彡fs，對數(shù)據(jù)進行標準化處理
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水聲目標輻射噪聲的線譜時間累積特征提取方法，所述方法提出利用線譜時間累積特征LOFAR圖進行特征提取，通過對聲納信號和信息的時序分析，采用穩(wěn)定線譜判定、相關(guān)性檢測、線譜漂移檢測等處理方法，挖掘和提取與目標行為等有關(guān)的特征信息。相比單次提取線譜特征方法，利用線譜時間累積特征可以將目標的某些特征在時間上加以累積和延續(xù)，借此反映這些特征在時間上的變化情況，從而可以使目標的穩(wěn)態(tài)特征更加穩(wěn)定和可靠，也可以從中提取出目標的動態(tài)特征和瞬態(tài)特征，為目標的分類識別提供依據(jù)。
文檔編號G01S7/539GK102243302SQ201110094848
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者方世良, 羅昕煒, 羅琳 申請人:東南大學