基于CLEAN算法的被动声呐目标检测与航迹回溯方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115097429A(43)申请公布日2022.09.23(21)申请号202210756578.4(22)申请日2022.06.29(71)申请人中国电子科技集团公司第十四研究所地址210039江苏省南京市雨花台区国睿路8号(72)发明人张蒙陈亚伟(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207专利代理师刘丰高娇阳(51)Int.Cl.G01S7/539(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称基于CLEAN算法的被动声呐目标检测与航迹回溯方法(57)摘要本发明涉及一种基于CLEAN算法的被动声呐目标检测与航迹回溯方法，将SAKT算法的输出结果进行白化，并根据最大响应值位置实时生成参考方位历程图；对参考方位历程图进行相同的尺度变换，使实时生成的参考响应与观测结果之间的幅相保持线性关系；将观测结果图的慢频率傅里叶反变换到慢时间维，在校正后的方位历程谱中以参考响应为测量原子，通过匹配追踪算法逐方位抵消；重复上述过程，多次迭代获取冲激响应分布矩阵，根据响应参数实现目标的检测以及航迹的回溯。本发明基于CLEAN算法，实现目标检测与航迹回溯。CN115097429ACN115097429A权利要求书1/1页1.一种基于CLEAN算法的被动声呐目标检测与航迹回溯方法，其特征在于：包括：首先将SAKT算法的输出结果进行白化，并根据最大响应值位置实时生成参考方位历程图；然后对参考方位历程图进行相同的尺度变换，使实时生成的参考响应与观测结果之间的幅相保持线性关系；将观测结果图的慢频率傅里叶反变换到慢时间维，在校正后的方位历程谱中以参考响应为测量原子，通过匹配追踪算法逐方位抵消；重复上述过程，多次迭代获取冲激响应分布矩阵，根据响应参数实现目标的检测以及航迹的回溯。2.根据权利要求1所述的基于CLEAN算法的被动声呐目标检测与航迹回溯方法，其特征在于：SAKT算法对阵列处理，输出相参累积能量谱；然后经过如下步骤：初始化T(θ,f)＝0，用于储存响应序列；Φ(θ,τ)＝0，用于储存目标航迹；执行第k次迭代；第k次迭代中的相参累积残余能量谱为Ψk(θ,f)；遍历Ψk(θ,f)检索出最大响应幅度对应的方位θk和角频率fk，并记录T(θk,fk)＝ak；根据响应方位θk与角频率fk，结合阵列的导向矢量重新生成分裂阵互相关方位历程谱并记录该目标能量响应对应的航迹方位频率范围是其中对进行Keystone变换得到参考方位历程谱将Ψk(θ,f)沿f维反变换到慢时间维ψKey,k(θ,τ)，并以为参考，通过匹配追踪算法沿方位维逐次抵消ψKey,k(θ,τ)中的方位历程能量；即计算其中是能量归一化因子；将ψKey,k+1(θ,τ)沿慢时间傅里叶变换，得到Ψk+1(θ,f)；重复以上步骤，直至满足循环数或ψKey(θ,τ)中的残差最大值小于既定阈值，循环结束后，T(θ,f)是目标相参累积后的二维冲激响应矩阵，Φ(θ,τ)是干净的声呐目标方位历程图。3.根据权利要求2所述的基于CLEAN算法的被动声呐目标检测与航迹回溯方法，其特征在于：SAKT算法对阵列处理，包括：首先对τ时刻的阵列上频率为fc的接收信号进行分裂波束形成：将阵列均分为两段子阵，每段子阵分别对准方位θ进行常规波束形成，然后做两段子阵波束输出的互相关，输出互相关的相位，得到τ时刻的互相关方位谱ψ(θ,τ)；将ψ(θ,τ)沿方位维θ傅里叶变换得到γ(ω,τ)，变换对为并在频段ω∈(0,F0]范围内进行Keystone变换，校正方位变动，其中L是阵列孔径，c是波束形成时的参考声速；校正后的γ'(ω,τ)对ω反变换，得到方位历程谱ψKey(θ,τ)；将得到的ψKey(θ,τ)沿观测时间维做傅里叶变换，得到相参累积能量谱Ψ(θ,f)，变换对为2CN115097429A说明书1/5页基于CLEAN算法的被动声呐目标检测与航迹回溯方法技术领域[0001]本发明涉及声呐信号处理领域，尤其涉及一种基于CLEAN算法的被动声呐目标检测与航迹回溯方法。背景技术[0002]被动声呐的探测原理依赖于目标航行中的辐射噪声。现阶段，由于综合降噪技术的发展，潜航器的隐蔽性越来越好，常规被动声呐的探测能力越来越受到局限性。为了应对水下威胁，可以从两个层面提高被动声呐在水声对抗中的能力，一个是硬件层面，一个是信号处理算法层面。硬件层面主要是提高水听器灵敏度，降低自噪声水平，扩展阵列孔径等；信号处理算法层面主要是阵列信号处理技术以及时间相参累积技术等。长时间相参累积技术可以将目标在一段时间内辐射的能量的方位谱高效累加，获得相参增益，可以大幅提升声呐的检测能力。[0003]常规的相参累积技术多应用于雷达信号检测、雷达目标成像技术中。例如专利CN1095076