一种适用于浅海低频条件的水声信号盲解卷方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102333052A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102333052A(43)申请公布日2012.01.25(21)申请号201110139594.0(22)申请日2011.05.26(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人孙超郭国强杨益新卓颉(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人王鲜凯(51)Int.Cl.H04L25/02(2006.01)H04L27/26(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种适用于浅海低频条件的水声信号盲解卷方法(57)摘要本发明涉及一种适用于浅海低频条件的水声信号盲解卷方法，技术特征在于：利用波数估计方法从水平阵接收信号中估计出波导中传播的简正波模态的水平波数；然后，根据估计的简正波模态水平波数信息构造一组权向量，并利用该权向量对水平阵接收信号进行模态分解处理，从中恢复出源信号波形。本发明给出的这种约束最优权向量也可以用于进一步改善Sabra等人提出的水平阵人工时反盲解卷方法的解卷性能。CN10235ACCNN110233305202333066A权利要求书1/1页1.一种适用于浅海低频条件的水声信号盲解卷方法，其特征在于步骤如下：步骤1：利用水平线列阵接收水下远程目标辐射的低频信号，并对每个阵元接收的信号进行快速傅立叶变换FFT，将各阵元接收的时域信号转换到频域上，得到接收信号的频域向量形式：P(r，zr，zs，ωi)，其中：i＝1，…，NFFT，NFFT为FFT变换点数，zr为水平阵位于水下深度，zs为目标深度，ωi为第i点傅立叶变换的角频率，r＝[r1，r2，…，rN]为声源与每个阵元间的水平距离，N为水平阵阵元个数；步骤2：采用高分辨的MUSIC参数估计方法从水平线列阵接收的每个频率对应的目标辐射信号中估计出简正波水平波数M为高分辨的MUSIC参数估计方法中涉及的波导有效传播的模态阶数，m＝1，2，…，M；步骤3：根据估计出的简正波水平波数以一组最优权值对水平阵接收信号进行模态分解处理，其中：为解相关处理后的满秩的协方差矩阵，R1(ωi)为第l个子阵的协方差矩阵，L为子阵的个数；d为水平线阵阵元间距；步骤4：分别对每个频点ωi(i＝1，…，NFFT)上的水平阵接收信号P(r，zr，zs，ωi)重复步骤2和步骤3，得到模态分解后的将所有频点的进行逆傅立叶变换IFFT，得到源信号波形y(t)＝IFFT(Y(ω))，实现水平阵接收信号的盲解卷处理。2CCNN110233305202333066A说明书1/6页一种适用于浅海低频条件的水声信号盲解卷方法技术领域[0001]本发明涉及一种适用于浅海低频条件的水声信号盲解卷方法，是一种水下信号盲解卷处理方法。背景技术[0002]由于海洋环境(特别是浅海波导环境)的多途效应，远程目标辐射的源信号会在接收端发生畸变，这严重影响了水声设备在远程目标检测、目标识别、水声通信等方面的应用。如何消除这种由于复杂水声信道特性引起的信号传输畸变是水声学中的一个重要研究课题。一般来说，接收端接收的信号可以看作是目标辐射的源信号和水声信道传输函数(格林函数)之间的卷积。在没有源信号及传输信道等先验信息的条件下，从单个阵元(或者阵列)接收的经过复杂水声信道传输后的信号中恢复出源信号的过程通常也被称为水声信号盲解卷处理。近年来，国内外学者们提出了多种水声信号盲解卷处理方法。典型的有：M.Siderius，andetal.J.Acoust.Soc.Am..1997；102(6)：3439-3449.X.H.Zhang，andetal.ProceedingsofICSP2000.2001；1802-1805.M.K.Broadhead，andetal.J.Acoust.Soc.Am..2000；107(5)：2576-2585.G.B.Smith.J.Acoust.Soc.Am..2003；113(4)：2213.。[0003]然而，这些方法的实现及其性能都直接或间接依赖于对真实水声信道特性的测量或假设。不同于上述的这些的水声信号盲解卷方法，Sabra等人提出了一种利用人工时反处理实现的水声信号盲解卷处理方法，并研究分析了这种人工时反处理方法在垂直阵接收信号盲解卷中的应用及其有效性(K.G.，Sabra，andD.R.Dowling.J.Acoust.Soc.Am.，2004；116(1)：262-271)。利用人工时反处理实现的盲解卷方法的关键是从阵列接收的信号中估计出声源到阵列之间的信道传输函数信息。对于水平阵情况，Sabra等人也指出了人工时反解卷处理的可行性，并给出了从水平阵接收信号中估计声源到接收阵列之间的传输信道信息(格林函