[发明专利]一种未知参量水声脉冲信号检测的方法

权利要求书

1.一种未知参量水声脉冲信号检测的方法，其特征在于：所述方法通过以下步骤实现：

步骤一、利用短时分数阶傅里叶变换处理接收到的信号；

步骤二、改进能量检测器，且将短时分数阶傅里叶阶数优选和改进的能量检测器联合处理步骤一处理后的信号，经分析可知，改进后检测器性能提高；

步骤三、通过恒虚警方法确定概率和门限的关系，从而根据所需的概率确定门限。

步骤四、判断步骤二处理后的信号与门限进行比较，判断是否存在信号；

至此完成未知参量水声脉冲信。

2.根据权利要求1所述的一种未知参量水声脉冲信号检测的方法，其特征在于：所述的步骤一中利用短时分数阶傅里叶变换处理接收到的信号的过程，具体为：通过分数阶傅里叶变换定义式，对接收到的信号进行加窗处理，确定变换核的函数式：

分数阶傅里叶变换(FRFT)是一种广义形式的传统傅里叶变换，是一种将时间轴逆时针旋转任意角度α变换到频率轴的线性算子，分数阶傅里叶变换定义式为：

FRFT_α(u)＝∫s(t)K_α(t，u)dt (1)

式中，α为变换角度，K_α(t，u)为变换核，其函数式为：

式中，α＝pπ/2，p为分数阶傅里叶变换的阶数，u为信号的频率。

3.根据权利要求2所述的一种未知参量水声脉冲信号检测的方法，其特征在于：所述的步骤二中改进能量检测器，且将短时分数阶傅里叶阶数优选和改进的能量检测器联合处理步骤一处理后的信号，经分析可知，改进后检测器性能提高的过程为，

将式(2)带入式(1)得到式(3)所示的关于变量时间t、阶数p和频率u的三维函数，之后通过搜索获得阶数p，式(3)为：

式中，由于核函数是对称，p∈[0，2]，即α∈[0，π]；阶数p对应信号的调制系数，由于调制系数为未知，通过搜索获得变量p的优选值。然后对阈值门限部分的信号能量进行累加求和，获得检测统计量。

4.根据权利要求3所述的一种未知参量水声脉冲信号检测的方法，其特征在于：所述的步骤三中通过恒虚警方法确定概率和门限的关系，从而根据所需的概率确定门限的过程，具体为：

步骤三一、计算步骤二处理后的信号的检验统计量的概率密度函数；

步骤三二、确定检验统计量的值的主要集中区域；

步骤三三、采用恒虚警蒙特卡罗仿真，得到虚警概率和门限的关系，从而根据所需的概率确定门限。

5.根据权利要求4所述的一种未知参量水声脉冲信号检测的方法，其特征在于：所述的步骤三三中，采用恒虚警蒙特卡罗仿真，得到虚警概率和门限的关系，从而根据所需的概率确定门限的过程，具体为：设定两个门限，门限TH1为频谱幅度均值的2倍；根据确定的虚警概率和门限的关系，给定虚警概率后即确定门限TH2；之后判断。

6.根据权利要求5所述的一种未知参量水声脉冲信号检测的方法，其特征在于：所述的步骤四中判断步骤二处理后的信号与门限进行比较，判断是否存在信号的过程，具体为：将步骤二处理后的信号进行时间积分，取超过门限TH1的部分进行能量累加；将累加结果与门限TH2进行比较，若小于门限TH2的值则检测结果为存在信号，若否，则检测结果为无信号。