基于FRFT的频域自适应匹配滤波器检测方法

针对浅海混响背景下频域自适应匹配滤波器检测性能下降的问题,提出基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的频域自适应匹配滤波器检测方法,该方法利用模板匹配技术,采用滑动窗对接收信号进行最优阶次分数阶傅里叶变换,然后将此过程中得到的FRFT域图与参考信号最优阶次傅里叶变换FRFT域图进行匹配,将离差平方和作为评价相似度的指标,即对离差平方和最小值的位置进行滤波,并对滤波后的信号进行最优阶次分数阶傅里叶逆变换,从而实现混响背景下的目标检测。仿真结果表明,在信混比为-15dB的情况下,该算法可显著提高频域自适应匹配滤波器的检测性能。

窄带弱信号的线谱检测——相干累加频域批处理自适应线谱增强方法

为了提高声纳远程弱信号或强干扰背景下的线谱检测能力,提出了一种利用相干累加频域批处理(coher-ent addition and frequency domain batch,CAFB)自适应线谱增强技术实现窄带弱信号线谱检测的新方法.该方法将接收信号进行相干累加预处理,使输出信噪比获得提高.提取线谱采用时域自适应线谱增强方法(adaptive line en-hancement,ALE),无需独立的参考信号,自适应地与相关的正弦或窄带信号进行匹配,可以从加性宽带噪声背景中将正弦或窄带信号分离出来.同时将频域批处理方法引入时域自适应线谱增强算法,有效地减小了算法的计算量.仿真和湖试、海试试验结果表明,该方法提高了低信噪比条件下的弱信号线谱检测能力,在获得较高的检测处理增益的同时解决了实时处理的运算量问题,使工程应用得以实现.

声矢量传感器中匹配滤波输出的频域后置处理

为了提高低信噪比条件下声呐系统的探测性能,本文提出了基于声矢量传感器的匹配滤波频域输出后置处理方法,对声矢量传感器中匹配滤波频域输出后的不同通道间的信号做卷积联合处理和自适应线谱增强,改善时域输出脉冲强度。通过计算机仿真试验验证了所提方法的理论基础,同时进行了性能对比与分析,验证了其可行性;通过湖上试验数据处理验证了所提方法在实际应用中的有效性。本文方法能够有效地提高低信噪比环境中匹配滤波对声信号的检测能力,与常规匹配滤波处理相比检测概率更高,检测效果更好。

高速运动目标的自适应线谱增强算法研究

本文研究了低信噪比、目标高速运动情况下,多普勒频移较大时针对线谱信号的自适应增强算法。对海试数据的分析表明,常规自适应线谱增强算法对多普勒频移下的线谱增强效果明显,但要求信噪比较高,且实时性较差;基于高阶累积量对角切片的自适应线谱增强算法对非线性高斯色噪声下的线谱增强效果显著,但对低信噪比环境下变化线谱的跟踪性能较差;频域批处理自适应线谱增强算法对低信噪比下的线谱信号具有很好的增强效果,降低了运算量。

基于正交小波分解的线谱增强算法研究

介绍了传统线谱增强器(ALE)结构,分析了ALE的工作原理。ALE线谱增强的原因是降低了基本输入和参考输入中的噪声相关性,由于对参考输入的权系数调整无法对噪声进行合理估计,正弦信号得到增强。正交小波分解能将信号分解为尺度子空间和小波子空间中的2部分,同时2子空间正交。利用正交小波分解的这一特性,将尺度子空间中的逼近部分作为自适应滤波器的参考输入,使得参考输入和原信号中的噪声相关系数很小。对高斯环境下正弦信号和某水中目标实测信号进行了算法仿真,研究了该线谱增强算法的性能。结果表明,该算法在对高斯噪声环境和非平稳、非高斯目标实测信号中的线谱增强效果均优于ALE。

一种高效的弱目标线谱检测算法

为实现弱目标线谱检测,在自适应线谱增强(Adaptive Line Enhancement,ALE)算法的基础上,结合频域批处理技术,提出了一种能降低计算量的高效线谱检测算法——归一化频域批处理最小均方(Normalized Frequency-domain Block Least Mean Square,NFBLMS)算法;所提NFBLMS算法在权值迭代过程中,步长参数不受输入信号功率的影响。理论分析和数值仿真结果表明:相比于已有的线谱检测算法,NFBLMS算法能较好地解决ALE算法实时处理运算量问题,并可获得较高的系统增益,且其步长参数具有较强的鲁棒性,能同时兼顾算法的收敛速度和稳态误差。因此NFBLMS算法更适合实际工程应用。

一种双基声呐直达波干扰抑制算法

针对双基声呐中强直达波干扰下目标检测性能下降的问题,提出了基于分数阶傅里叶变换域滤波的直达波抑制方法。该方法首先对发射信号进行纳托尔(Nuttall)窗加权,在接收端采用分数阶域置零滤波抑制直达波干扰,再通过频域自适应匹配滤波提取目标时延信息,从而实现直达波干扰下的目标检测。仿真结果表明,在目标回波与直达波干扰功率比为-23 dB的情况下,该算法可有效抑制直达波干扰,准确估计出目标时延,成功检测到目标。在目标运动时,该算法通过在分数阶域搜索最佳阶数估计出多普勒频偏,并对其做频偏补偿后的频域自适应匹配滤波检测,可显著提高频域自适应匹配滤波器的检测性能。

水下小孔径阵列远程目标检测方法研究

匹配滤波器频域自适应线谱增强方法是一种基于递归算法的非线性滤波技术,它大大提高了匹配滤波器的检测性能。针对当前该技术使用窄带信号作为发射信号存在可利用的带宽有限,不能充分发挥自适应线谱增强器性能的问题,文章提出将该技术与宽带信号相结合来检测远程目标。仿真显示,该方法在低信噪比条件下获得了较高的信噪比增益和检测概率。海试数据处理结果表明,该技术的处理增益较传统方法高6.24 dB。该方法的高处理增益适合应用在水下无人平台上,弥补了小孔径阵列空间增益不足的缺点,可以实现远程目标的检测。

大Doppler频移条件下基于导频信号的扩频码捕获

分析了Doppler频移对传统扩频码捕获算法的影响,提出了在发送导频信号期间,利用自适应谱线增强器(ALE)对部分匹配滤波输出进行处理以估计Doppler频移值,经过频偏校正后,采用传统全匹配捕获算法进行扩频码捕获判决的新方法。仿真结果表明,这种方法可以有效地消除大Doppler频移的影响,迅速完成扩频码的捕获。