[发明专利]基于拖曳线列阵的水下脉冲信号识别方法

权利要求书

1.一种基于拖曳线列阵的水下脉冲信号识别方法，其特征在于：

所述方法包括如下步骤：

步骤1：对拖曳阵多个阵元接收到的声源辐射信号作时域波束形成处理，得到方位为θ的时域波束信号x(θ,n)，其中n表示采样点数，θ为从0°～180°遍历的方位角，0≤n≤n_max，n_max＝0.2×f_s，f_s表示采样频率，同时通过计算得到对应的方位幅度曲线；

步骤2：遍历前述步骤1得到的各方位θ的时域波束信号，通过逐级多分辨率谱线特征提取，得到包括简易信噪比特征、峰团个数特征、分段信号能量在内的特征参数，基于上述特征参数初步判断该段信号的调制类型S_model；

步骤3：根据前述步骤2得到的单个波束内该段信号的调制类型和信号的能量以及之前记录的该波束之前的状态，判断该方位波束内是否存在有效脉冲信号，同时进行波束状态更新或者识别结果等待输出；

步骤4：利用步骤1得到方位幅度曲线，进行目标方位检测，更新所有波束方位目标检测标记，如果步骤3中有识别结果等待输出，且该波束方位的目标检测标记大于零，则输出识别结果，并置该方位标记为零，否则回到步骤1，

其中，步骤2中判断信号的调制类型S_model的过程包括：遍历前述步骤1得到的各方位θ的时域波束信号，首先进行100Hz频率分辨率的频谱分析与特征提取；然后根据简易信噪比特征η决定是否继续进行5Hz频率分辨率的频谱分析还是直接输出初步识别结果，即简易信噪比特征η0.7则直接输出初步识别结果，η≦0.7则继续进行5Hz频率分辨率的频谱分析与特征提取；然后在5Hz频率分辨率下根据频段内峰团个数特征N_cs以及峰团内频点数决定是否继续进行200Hz频率分辨率分析还是直接输出初步识别结果，即分析频段内峰团个数特征N_cs＝1且峰团内频点个数≤2，则判断调制方式为单频脉冲信号，S_model＝1，直接输出识别结果，若N_cs≠1或者峰团内频点个数2继续进行200Hz频率分辨率频谱分析；在200Hz频率分辨率频谱分析中，提取短时中心频率梯度特征R_lfm，根据该特征决定输出判断是线性调频信号还是不可识别信号，即短时中心频率梯度特征R_lfm＞0.9，则认为当前时间段内信号为线性调频信号S_model＝2，否则就判断为不可识别信号S_model＝3。

2.根据权利要求1所述的基于拖曳线列阵的水下脉冲信号识别方法，其特征在于：

采用时间延迟进行上述步骤1所述的时域波束形成处理，得到波束形成器的输出为：

公式(3)中，Si表示第i个阵元接收到的信号，W_i为第i个阵元接收信号的加权系数，τ_i表示声源目标的辐射信号到达第i个阵元相对到达第1个阵元参考点的时延值，θ为从0°～180°遍历的方位角，i为遍历1～K之间的整数，K为正整数，表示拖曳线列阵阵元总个数。

3.根据权利要求2所述的基于拖曳线列阵的水下脉冲信号识别方法，其特征在于：上述步骤1所述通过计算得到对应的方位幅度曲线，是指利用公式(3)中得到的方位为θ的时域波束信号x(θ,n)，输出对应方位θ的平均功率

P(θ)＝E[|x(θ,n)|²]

上式中E[·]表示求数学平均，从0°～180°遍历θ计算对应方位的平均功率，就得到了方位幅度曲线。

4.根据权利要求3所述的基于拖曳线列阵的水下脉冲信号识别方法，其特征在于：提取简易信噪比特征按照如下方式进行：

第一步统计归一化100Hz频率分辨率频域幅值向量中过门限频点个数占总频点的比例，这里表示当前分析的方位，为频点位置指示值，门限取0.5，Q表示总频点数，

其中

第二步判断中幅值最大点是否位于分析频段首尾两端，如果满足或者其中，表示起始频率f_begin对应的频点位置，表示结束频率f_end对应的频点位置，则η＝1，其中此时认为分析频段设置不合适，无法准确提取信号频谱特征。

5.根据权利要求4所述的基于拖曳线列阵的水下脉冲信号识别方法，其特征在于：提取峰团个数特征N_cr，首先门限设置为按从低频到高频的顺序遍历m，统计连续过门限T_r的频点集合个数，称之为峰团个数特征N_cr，其中，Q表示频点个数。