[发明专利]一种基于时空域线谱增强器的未知线谱目标检测方法

权利要求书

1.一种基于时空域线谱增强器的未知线谱目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：设定基本参数，所述基本参数包括：采样率、空时二维线谱增强器的延迟单元个数、传感器阵列的阵元个数、自适应步长、线谱增强器处理所得数据的划分段数以及每一段的数据点数；

步骤二：对接收的阵元数据进行空时二维线谱增强处理，即利用所有阵元的接收信号对每一单阵元信号分别进行二维线谱增强处理而得到一组新的阵元数据；

步骤三：对步骤二中处理得到的每一新阵元数据分别按步骤一所设参数中的线谱增强器处理所得数据的划分段数以及每一段的数据点数进行分段，对每一段数据分别进行离散傅里叶变换；

步骤四：取出步骤三中各新阵元在相同段序号上的离散傅里叶变换输出值,对其中同一频率点上的各离散傅里叶变换输出值进行频域波束形成；

步骤五：对步骤四中得到的频域波束形成结果，在频域和时间上积分求和，获得最终的方位谱输出即线谱目标检测结果；

步骤二中对接收的阵元数据进行空时二维线谱增强处理的具体过程为：

设阵元域接收信号为X(k)＝[x₀(k),...,x_m(k),...,x_M-1(k)]^T，其中x_m(k)为k时刻第m号阵元接收信号,M为总阵元个数，阵元域接收信号X(k)经过多路时空二维线谱增强器的处理得到M路输出信号：

Y(k)＝[y(k,0),…,y(k,i),…,y(k,M-1)]^T (1)

其中y(k,i)为k时刻第i路时空二维线谱增强器的输出，y(k,i)用公式表示为

其中，L为总抽头延时单元个数,Δ为线谱增强器的解相关时延,取Δ/f_s大于噪声的相干半径小于信号相干半径,f_s为采样率,w_l,m(k,i)为k时刻第i路时空二维滤波器中m阵元l抽头延时单元处的权系数，时空二维线谱增强器的误差输出为：

ε(k,i)＝x_i(k)-y(k,i) (3)

其中，x_i(k)为k时刻第i号阵元信号,ε(k,i)为k时刻第i路时空二维线谱增强器的误差输出，权系数的更新迭代公式为：

其中μ为自适应步长。

2.根据权利要求1所述的一种基于时空域线谱增强器的未知线谱目标检测方法，其特征在于，所述步骤二中得到一组新的阵元数据的具体过程为：

将阵元域接收信号X(k)经过多路时空二维线谱增强器的处理得到M路输出信号Y(k)作为一组新阵元数据,其中y(k,i)作为新阵元数据中k时刻第i阵元的输出。

3.根据权利要求1所述的一种基于时空域线谱增强器的未知线谱目标检测方法，其特征在于，所述步骤三中对步骤二中处理得到的每一新阵元数据分别按步骤一所设参数进行分段，对每一段数据分别进行离散傅里叶变换的具体过程为：

对步骤二中得到的新阵元数据中每一新阵元数据按步骤一所设参数进行分段，设每一段的数据点数为N,共有Q段,每一段数据如式(5)所示

z(n,q,i)＝y(n+N·q+1,i)n＝0,1,...,N-1 (5)

z(n,q,i)表示第i号新阵元数据所划分的第q数据段中的第n个数据点，对式(5)所示的每一段数据进行离散傅里叶变换如式(6)所示：

其中数字频率ω＝2πf/f_s,f为频率,Y_q(ω,i)为第i号新阵元数据所划分的第q数据段的离散傅里叶变换输出值。

4.根据权利要求1所述的一种基于时空域线谱增强器的未知线谱目标检测方法，其特征在于，取出步骤三中各新阵元在相同段序号上的离散傅里叶变换输出值,对其中同一频率点上的各离散傅里叶变换输出值进行频域波束形成如式(7)所示：

其中表示各新阵元在第q数据段上的离散傅里叶变换输出值在频率点ω上的频域波束形成的输出,方位参量θ表示空间方位,d表示阵列阵元间距,C为水中声速。

5.根据权利要求1所述的一种基于时空域线谱增强器的未知线谱目标检测方法，其特征在于，对步骤四中得到的频域波束形成结果，在频域和时间上积分求和如式(8)所示：

其中表示获得最终的方位谱输出即线谱目标检测结果。