[发明专利]基于最佳阶次分数阶傅里叶变换的水声信号同步方法

权利要求书

1.一种基于最佳阶次分数阶傅里叶变换(FRFT)的水声信号同步方法，包括下列的步骤：

(1)以线性调频信号(LFM)作为同步信号，LFM信号的参数对收发双方都是已知的，LFM信号的起始频率为 f₀，带宽为B(khz)，调频斜率为k；接收端首先根据信号参数生成本地LFM信号，用于确定最佳阶次P₀并且和采集到的实时信号完成相关操作；

(2)确定FRFT变换的最佳阶次：阶次p从0开始，以0.001的步长递增到2，依次计算本地LFM信号在不同阶次p时的FRFT变换，在变换结果的模值中选择最大值对应的阶次p确定为最佳阶次P₀；

(3)对采集到的数据x(t)和本地LFM信号进行相关和取模操作，将相关结果的模值存入a(t)中，通过自适应门限方法按照公式T＝T×0.8+a(t)×0.2，计算每一个点的相关结果判决的门限T；

(4)在相关检测结果中遍历所有超过三倍的自适应门限T的位置信息，这些位置信息记作过门限点，在过门限点里面不仅有真正的同步信号的位置，还包括水下干扰导致的虚警信号，通过FRFT判决程序依次处理过门限的位置；

(5)按照公式计算从第(4)步中得到的各个过门限点位置处开始的一段长为LFM信号长度数据的P₀阶FRFT，其中K_a(t,u)为FRFT变换的核函数，参数α随着FRFT阶次变化，满足根据(1)中得出的最佳阶次P₀算出对应的参数α₀，计算P₀阶次的FRFT变换结果X_P0(u)；

(6)根据第(5)步得出的P₀阶FRFT运算结果对(4)中得出的过门限点进行二次判决，由于LFM信号在P₀阶次的运算结果呈现冲激信号的特性，仅在LFM信号起始位置处有十分明显的峰，而水声信道中产生的虚警信号在P₀阶次的FRFT没有冲激信号的特性，P₀阶FRFT结果并不具有明显的峰值，所以根据这一区别进行判决；以运算结果模值的最大值的二分之一作为判决的门限，若运算结果模值|X_P0(u)|中大于该门限的点数超过初始设定判决阈值15就判定该位置为虚警继续判断下一位置，反之则为LFM同步信号位置，之后将这一位置信息保存，继续判断下一个位置的数据是否为LFM同步信号，直到所有数据都判决完成，信号同步流程结束，得到了所有帧的信号起始位置信息。