[发明专利]一种基于多脉冲包络谱匹配的脉冲信号检测方法

说明书

本发明公开了一种基于多脉冲包络谱匹配的脉冲信号检测方法，该方法包括如下步骤：第一步：获取待处理脉冲信号的采样数据序列；第二步：计算采样数据序列离散傅里叶变换；第三步：依据已知的脉冲信号频率参数生成滤波器参数；第四步：利用生成的滤波器参数对多脉冲信号进行频域滤波；第五步：提取频域滤波后的多脉冲信号的包络；第六步：利用傅里叶变换计算包络的幅度谱；第七步：利用多脉冲信号包络谱进行脉冲信号的检测判决。本发明的多脉冲检测方法，通过频域滤波提取脉冲串信号包络，可获得较高的信噪比增益，并且利用多脉冲信号的包络谱与理想周期矩形信号频谱匹配，对匹配结果进行检测判决，该方法可提高脉冲信号的检测概率，降低虚警概率。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，尤其涉及一种基于多脉冲包络谱匹配的脉冲信号检测方法。

背景技术

在被动声呐信号处理流程中，目标信号检测通常位于前端，是目标识别分类和定位的前提，对于单脉冲信号检测，可以利用脉冲信号的在时域和频域的特性来区分噪声和信号，从而进行脉冲信号的检测。目前通常采用的特征有：(1)能量：假设在噪声和信号不相关的条件下，认为纯噪声的能量小于有噪声加信号的能量，因此可以根据能量来进行检测；(2)信噪比：当脉冲信号到来后，接收到的能量会发生显著变化，这种变化体现在某时刻后半段能量与前半段能量的比值上；(3)互相关：由于信号具有相关性，噪声不具有相关性，当脉冲信号到达时，两路水听器采集的信号的相关程度很高。基于时域频域信息的检测技术利用了更多的信号信息，对于处理微弱目标和复杂环境条件下的检测问题有优势，是当前研究的热点。

在“马航370”事件的飞机坠海事件中，搜救其残骸的工作十分困难，其黑匣子在水下发出间隔为1s,频率为37.5kHz的周期脉冲信号，一般通过声呐对该信号进行被动探测，从而确定其位置，这就对多脉冲信号的检测提出了迫切的需求。

针对周期性脉冲声源的信标，发射的是周期性特点的脉冲信号，其不仅具有单脉冲信号的时频特征，而且具有周期性的特点，因此对于这种信号的检测，应使用其周期性特征，采用能够检测周期性脉冲信号的方法。目前在多脉冲信号检测时，通常借助时频分析，先对单个脉冲进行准确的检测，然后根据周期性特点进行进一步的判断。

信号包络是表征脉冲信号时域特征的重要参数，准确提取脉冲信号包络可为进一步精确估计脉冲信号的到达时间和脉冲宽度提供基础，而理想的多脉冲信号的包络表现为周期矩形脉冲信号的形式，如果对周期矩形信号做频谱分析可知其频谱是一个包含矩形信号周期和脉宽信息的sinc函数。

希尔伯特(Hilbert)变换法可以提取信号的包络，首先将原始信号转变为复解析信号，然后取复解析信号的模值作为信号的包络，该方法以FFT为基础，实现简单，运算量小，高信噪比下包络提取效果好，但该方法是在整个频率区间上进行的，抑制噪声的能力差，且这种方法对窄带载波信号的包络提取是很有用的，但对于时变的宽带信号，Hilbert变换法会将信号中的高频成分同时提取出来，从而产生不光滑的毛刺。

发明内容

发明目的：基于现有的技术，本发明提出一种新的多脉冲检测的方法，即基于多脉冲包络谱匹配的脉冲信号检测方法，以满足雷达和声纳信号处理的需求。并且，该方法基于改进的Hilbert变换包络提取法，运算量较小，具有更好的噪声抑制能力，原理清晰，实现简单，工程适用性强。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种利用包络谱特征进行多脉冲检测的方法，包括如下步骤：

(1)获取待处理的脉冲信号采样数据序列：从传感器接收L个采样点的实时采集数据作为待处理的数据序列x(n)；或从存储器中提取包含整个脉冲信号的L个采样点数据作为待处理的数据序列x(n)，所述L为检测到的多脉冲信号长度所对应的采样点个数，取值为2的整数次幂且大于等于4，已知采样频率f_s。

(2)根据所述数据序列x(n)计算离散傅里叶变换；

(3)依据已知的脉冲信号频率参数生成滤波器参数H(k)；