[发明专利]基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法

说明书

本发明提供了一种基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，该方法包括：将第一磁测量传感器放置在第一目标监测海域，将第二磁测量传感器放置在第二目标监测海域；调整第一和第二磁测量传感器之间的距离；分别对第一和第二磁测量传感器获得的信号进行滑窗处理；将各个窗内的监测浮标信号作为输入信号，将各个窗内的基站浮标信号作为自适应滤波的期望信号，基于各个窗内的监测浮标信号和各个窗内的基站浮标信号完成各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析；将监测浮标信号的所有窗内的功率谱通过背景均衡算法绘制关于频率和时间的时频图以完成轴频磁异常信号的处理。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中轴频磁场信号信噪比低、难以识别的技术问题。

技术领域

本发明涉及水下目标磁场监测技术领域，尤其涉及一种基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法。

背景技术

目前，水下目标一般具备声、磁、光以及电等特征，其中磁纹特征是探测以及识别目标的重要手段之一，磁纹特征又可以细分为静磁场和轴频磁场。由于轴频磁场蕴含着水下运动目标的丰富信息，所以轴频信号不仅可用于目标探测，后续还可用于目标的跟踪和识别，因此轴频磁场探测已经成为近年来国内外研究的热点。但是由于海洋磁场环境干扰等因素，造成轴频磁场信号易淹没在背景环境中，如何提高轴频磁场的信噪比是目前亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明提供了一种基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，能够解决现有技术中轴频磁场信号信噪比低、难以识别的技术问题。

本发明提供了一种基于磁浮标的轴频磁异常信号处理方法，轴频磁异常信号处理方法包括：将第一磁测量传感器放置在第一目标监测海域，将第二磁测量传感器放置在第二目标监测海域，第一磁测量传感器和第二磁测量传感器均为用于探测载荷的磁浮标；调整第一磁测量传感器和第二磁测量传感器之间的距离以使第一磁测量传感器和第二磁测量传感器不会同时获得目标信息，将第一磁测量传感器和第二磁测量传感器中的一个作为监测目标浮标，将第一磁测量传感器和第二磁测量传感器中的另一个作为基站浮标；分别对第一磁测量传感器和第二磁测量传感器获得的信号进行滑窗处理；将各个窗内的监测浮标信号作为输入信号，将各个窗内的基站浮标信号作为自适应滤波的期望信号，基于各个窗内的监测浮标信号和各个窗内的基站浮标信号完成各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析；将监测浮标信号的所有窗内的功率谱通过背景均衡算法绘制关于频率和时间的时频图以完成轴频磁异常信号的处理。

进一步地，第一磁测量传感器和第二磁测量传感器之间的距离为2.1R至2.5R，其中，R为任一磁测量传感器的监测半径。

进一步地，第一磁测量传感器为监测目标浮标，第二磁测量传感器为基站浮标，滑窗处理后的第一磁测量传感器的信号和第二磁测量传感器的信号可根据来获取，其中，为第i个窗里的监测信号，为第i个窗里的基站信号，m的取值为[1,L₀]区间内的整数，L₀为滑窗长度，i的取值为[1:(L-L₀)/r]区间内的整数，r为滑窗重合率，L为信号的采样点数。

进一步地，基于各个窗内的监测浮标信号和各个窗内的基站浮标信号完成各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析具体包括：将第i个窗内的信号作为自适应滤波器的输入信号，第i个窗内的信号作为自适应滤波的期望信号；选择FIR滤波器作为自适应滤波器，循环调整FIR滤波器的N个系数以使信号的滤波器输出y_i(m)与期望信号之间的误差e_i(m)不断减小；将输入信号与输出信号y_i(m)相减以获取抑制了环境干扰的信号；对各个窗内的信号进行功率谱计算以完成各个窗内的监测浮标信号的功率谱分析。

进一步地，FIR滤波器采用最小均方误差准则循环调整FIR滤波器的N个系数以使信号的滤波器输出y_i(m)与期望信号之间的误差e_i(m)不断减小。

进一步地，所有时间窗内的功率谱信号P(f,i)可根据来获取，其中，P(f,i)为长度a*b的矩阵，a为i的个数，b为f的个数。