[发明专利]一种基于模态域子空间检测器加权的水下目标检测方法

摘要

本发明提供了一种基于模态域子空间检测器加权的水下目标检测方法，涉及阵列信号处理领域，对垂直线列阵的接收信号数据进行预处理并计算相关声场参数，利用模态矩阵的正交性构造各阶MSSD，并计算各阶模态系数的衰减指数，进而得到各阶MSSD的加权系数；并构造最终的加权重构模态空间检测器，根据虚警概率得到检测门限，并与检测门限进行比较，则表明目标存在，否则目标不存在。本发明采用模态衰减指数的倒数对各阶MSSD进行加权，以弱化检测性能较差的MSSD对最终检测器的影响，使得重构的检测器WMSD的检测性能得到提高，即在相同输入信噪比和虚警概率条件下，重构的检测器WMSD具有更大的检测概率。

主权项

1.一种基于模态域子空间检测器加权的水下目标检测方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：对垂直线列阵的接收信号数据进行预处理并计算相关声场参数：将阵元个数为N、阵元间距为d的VLA布放在水中接收水声数据，VLA覆盖全水深，目标距接收阵VLA的水平距离5公里以上，对于VLA的各水听器接收到的待检测时域采样数据，在期望频率f上做窄带傅里叶变换，得到频域接收数据r，根据水声环境参数利用声场软件KRAKEN计算VLA各个水听器采集到的模态空间矩阵Φ及各阶模态衰减系数δ_m，其中水声环境参数包含海水深度、密度及声吸收系数、海底地质厚度、密度及声吸收系数、声速剖面，m＝1,2,..L..M，m为模态阶数，模态空间矩阵Φ的列向量分别记为u₁,L,u_M，M为简正波模态个数，根据预先采集的环境噪声数据估算噪声功率，记为步骤2：利用模态矩阵的正交性构造各阶MSSD，并计算各阶模态系数的衰减指数，进而得到各阶MSSD的加权系数；利用步骤1中的频域接收数据r并根据广义似然比检验原则推导得到MSD的检测统计量根据模态矩阵的正交性，利用模态空间矩阵Φ的各阶列向量构造M个相互独立的MSSD，其检测统计量分别为T₁,L,T_m,L,T_M，其中u_m为矩阵Φ的列向量，计算各阶加权系数其中R为目标距接收阵的水平距离；步骤3：利用步骤2中计算得到的加权系数对各阶MSSD进行加权求和处理，构造最终的加权重构模态空间检测器T_w，其检测统计量为根据虚警概率利用噪声训练数据得到检测门限γ，将频域接收数据r输入设计的检测器T_w中，并与检测门限γ进行比较，若检测器T_w大于检测门限γ，则表明目标存在，否则目标不存在。