[发明专利]基于压制式干扰与目标多维差异性特征的联合检测方法

说明书

本发明涉及一种基于压制式干扰与目标多维差异性特征的联合检测方法，对于被动声纳目标，所述方法构造频域聚焦矩阵对频域基阵数据进行加权处理，得到导向功率谱密度矩阵；基于导向最小方差准则构建自适应波束形成最优权系数，获得自适应加权的波束域频域数据；遍历所有波束，提取多维差异性特征，并基于多维差异性特征得到联合检测结果。本发明提高压制式干扰下弱目标的抗干扰处理增益，有效减少压制式干扰的盲区范围，大大提高压制式水声对抗干扰环境下被动声纳目标的探测效能；通过仿真与海试试验数据对此方法进行了验证，本方法在压制式干扰下的弱目标检测能力明显优于传统能量检测方法，并且有效减少压制式干扰下的探测盲区范围。

技术领域

本发明涉及的技术领域，属于声纳信号处理领域，特别涉及一种适用于水声对抗干扰下弱目标检测的基于压制式干扰与目标多维差异性特征的联合检测方法。

背景技术

压制式水声干扰主要是压制和降低声纳和鱼雷对目标的探测性能，主要装备有水声干扰器等，按照工作频段，有高频声干扰器与低频声干扰器之分，通过向水中发射强功率噪声，压制对方声纳和鱼雷声自导的正常工作，旨在削弱或破坏其声学探测性能，提高己方舰艇平台生存能力。

同时，水声对抗干扰下的目标探测技术是为抑制/消除水声对抗干扰所造成的影响而采取的处理方法。当前水声对抗干扰技术的发展已可以使现有声纳探测性能急剧下降，压制式干扰辐射噪声能量强的情况下，不仅会增大背景噪声，而且会形成较大扇面的探测盲区，将大幅度缩减声纳作用距离和有效探测范围，降低目标方位、距离等参数估计精度。

现有技术中，被动目标探测方法普遍以能量检测为主，易受压制式强干扰的影响，虽然现有的高分辨自适应检测方法可抑制强干扰的旁瓣泄露问题，但其仍存在主瓣能量强、波束宽等问题，探测范围仍然受限。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的问题，提供了一种优化的基于压制式干扰与目标多维差异性特征的联合检测方法，从压制式干扰器材特性研究出发，基于压制式干扰频带范围受限、频谱是均匀白的且不能覆盖低频信息等特征，联合利用高低频能量占比特征、窄带线谱特征与空间能量分布等差异性特征提出。

本发明所采用的技术方案是，一种基于压制式干扰与目标多维差异性特征的联合检测方法，对于被动声纳目标，所述方法构造频域聚焦矩阵对频域基阵数据进行加权处理，得到导向功率谱密度矩阵；基于导向最小方差准则构建自适应波束形成最优权系数，获得自适应加权的波束域频域数据；遍历所有波束，提取多维差异性特征，并基于多维差异性特征得到联合检测结果。

优选地，构造频域聚焦矩阵包括以下步骤：

步骤1.1：计算阵列导引向量a_n(f_k,θ)；

步骤1.2：利用阵列导引向量对各通道频域阵数据进行相位补偿，得到补偿后的阵列输出矩阵Y(f_k,θ)。

优选地，所述步骤1.1中，其中，a_n(f_k,θ)为第n个阵元在处理频率f_k、扫描方位θ处的方向向量，n＝1,2,…,N，N为线阵总阵元数，d为阵元间距，c为声速，f_k∈[fL,fH]，fL、fH为处理频带上下限，j为虚数；

所述步骤1.2中，Y(f_k,θ)＝T^Η(f_k,θ)X(f_k)，

其中，为对应于f_k频点、θ方向所对应的阵列流行向量组成的对角阵，X(f_k)为频域阵数据，(·)^Η为复矩阵共轭转置。

优选地，所述导向功率谱密度矩阵为其中，R(f_k)为f_k频点的协方差矩阵，M为频域阵数据快拍数，m为1至M的正整数，K为处理总频点数。