[发明专利]一种基于硬阈值判决的窄带信号增强方法

说明书

本发明公开了一种基于硬阈值判决的窄带信号增强方法，属于被动声纳信号检测领域，包括以下步骤：步骤一、对原始采集数据进行解相关时间延迟，作为自适应滤波器的时域输入；步骤二、对时域原始采集数据进行滑动离散傅里叶变换(SDFT)，获得频域数据；步骤三、初始化频域自适应权值，将其与频域数据相乘得到自适应滤波器的时域输出；步骤四、用原始采集数据减去自适应滤波器的时域输出，得到估计误差；步骤五、利用迭代公式对频域自适应权值进行更新，并采用硬阈值判决保留幅度较高的权值，剔除幅度较低的权值；步骤六、重复步骤一至步骤五直至收敛。能够有效增强弱窄带信号，获得更高的信号处理增益，提升对窄带信号的检测能力。

技术领域

本发明涉及一种基于硬阈值判决的窄带信号增强方法，属于被动声纳信号检测技术领域。

背景技术

水下目标辐射的低频窄带信号是被动声纳检测和识别水下目标所使用的重要特征之一。由于海洋环境的复杂性，被动声纳通常工作在噪声强度较高的环境之下，背景噪声容易将弱窄带信号淹没。在被动声纳的实际工作中，需要使用一些预处理器对窄带信号进行增强，以提升信噪比，进而提升检测性能。常规自适应窄带信号增强器是最常用的预处理器，其利用了窄带信号与宽带噪声的时间相关半径差异，使用最小均方自适应算法对权值进行实时更新。然而，由于自适应权值误差的存在，在低信噪比条件下，常规自适应窄带信号增强方法的性能会显著下降，严重限制了其应用。因此，有必要对自适应窄带信号增强方法进行改进，以提升其信号处理增益，使其更加适应被动声纳的应用场景。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的基于硬阈值判决的窄带信号增强方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于硬阈值判决的窄带信号增强方法，所述窄带信号增强方法，包括以下步骤：

步骤一、对原始采集数据进行解相关时间延迟，作为自适应滤波器的时域输入；

步骤二、对时域原始采集数据进行滑动离散傅里叶变换(SDFT)，获得频域数据；

步骤三、初始化频域自适应权值，将其与频域数据相乘得到自适应滤波器的时域输出；

步骤四、用原始采集数据减去自适应滤波器的时域输出，得到估计误差；

步骤五、利用迭代公式对频域自适应权值进行更新，并采用硬阈值判决保留幅度较高的权值，剔除幅度较低的权值；

步骤六、重复步骤一至步骤五直至收敛。

进一步的，用于步骤一中，对原始采集数据进行解相关时间延迟，作为自适应滤波器的时域输入，其计算方式为：

x(n-Δ)＝[x(n-Δ)，x(n-Δ-1)，…，x(n-Δ-N+1)]^T

其中，x(n)，n＝1，2，…表示系统时域采集数据，N表示设置的自适应滤波器阶数，Δ表示解相关延迟时间，(.)^T表示转置运算。

进一步的，用于步骤二中，对时域原始采集数据进行滑动离散傅里叶变换(SDFT)，获得频域数据，其计算方式为：

X_i(n-Δ)＝[X_i(n-1-Δ)-x(n-N-Δ)+x(n-Δ)]e^j2πi/N，i＝0，…，N-1

其中，X_i(n-Δ)表示该时刻的频域数据，X_i(n-1-Δ)表示上一时刻的频域数据，x(n-Δ表示该时刻的时域输入数据，x(n-N-Δ表示比该时刻早N个时刻的时域输入数据，e^j2si/N表示指数项。

进一步的，用于步骤三中，初始化频域自适应权值，将其与频域数据相乘得到自适应滤波器的时域输出，其计算方式为：