【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及非合作水聲通信中的信號檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法。
技術(shù)介紹
1、非合作水聲通信是現(xiàn)代水下通信技術(shù)中的重要研究領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于海洋探測、潛艇通信等多個領(lǐng)域。在非合作水聲通信中，由于缺乏先驗信息和同步機制，信號的檢測尤為復(fù)雜。有效的信號檢測技術(shù)能夠從復(fù)雜的噪聲背景中提取有用信號，尤其是在低信噪比條件下，如何準(zhǔn)確檢測到微弱信號、抑制噪聲干擾，成為了保證通信質(zhì)量的關(guān)鍵。線性調(diào)頻（linear?frequency?modulation,?lfm）信號因其良好的的自相關(guān)特性和較寬的多普勒容限，具有較強的抗干擾能力，能夠提供精確的時間同步，是水下通信中的重要信號形式。因此，lfm信號檢測成為了水聲信號檢測中的核心技術(shù)之一?，F(xiàn)有的lfm信號檢測方法中，分數(shù)階傅里葉變換雖然能夠在某些條件下提高信號的時頻分辨率，但其計算復(fù)雜度較高；雙滑窗算法抗噪聲能力較差，在低信噪比環(huán)境下檢測率極低；現(xiàn)有的恒虛警算法（constantfalse?alarm?rate?detector,?cfar）雖然一定程度上解決了設(shè)置固定判決門限的問題，但在復(fù)雜的海洋環(huán)境下，仍然存在較大的虛警概率，導(dǎo)致檢測性能下降。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、分析現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對復(fù)雜海洋環(huán)境有必要開展lfm信號盲檢測技術(shù)研究，本專利技術(shù)提出一種基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法，該方法能夠有效抑制噪聲干擾，在低信噪比條件下保持較低虛警概率的同時，提高了lfm信號檢測的準(zhǔn)確性和魯
2、具體技術(shù)方案如下：
3、一種基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法，包括以下步驟：
4、s1、對接收信號進行延時自相關(guān)處理：將接收信號與接收信號做延時后的信號相乘，實現(xiàn)將啁啾信號轉(zhuǎn)化為單音信號；
5、s2：對延時自相關(guān)處理后的接收信號進行快速傅里葉變換，轉(zhuǎn)化為頻域信號并實現(xiàn)能量積累；對頻域信號取模得到頻域數(shù)據(jù)；
6、s3：將頻域數(shù)據(jù)的每個采樣點作為待檢測單元，為每個待檢測單元選擇前、后兩組參考單元；將兩個參考單元組拼接得到參考序列，根據(jù)參考序列的方差判斷其平穩(wěn)性，自適應(yīng)選擇使用最小值恒虛警檢測算法或者最大值恒虛警檢測算法，得到每個待檢測單元的判決門限；
7、s4：判斷s2得到的每個待檢測單元的頻域數(shù)據(jù)是否大于所述判決門限，若是，則接收信號中存在lfm信號；反之，則接收信號中不存在lfm信號。
8、進一步地，所述s1中，當(dāng)接收信號中存在目標(biāo)lfm信號時，接收信號的表達式為：
9、
10、式中，r(t)表示接收信號，s(t)表示目標(biāo)lfm信號，w(t)表示高斯白噪聲。
11、進一步地，所述s1中，目標(biāo)lfm信號的頻率隨時間線性變化，表示為：
12、
13、
14、式中，a為信號幅度，f0為信號初始頻率，f1為信號終止頻率，t為信號持續(xù)時長，μ為調(diào)頻斜率。
15、進一步地，所述s1中，對接收信號進行延時自相關(guān)處理，將啁啾信號轉(zhuǎn)化為單音信號的表達式如下：
16、
17、式中，τ表示時延；令
18、
19、則上式簡化為。
20、進一步地，所述s2中，對延時自相關(guān)處理后的接收信號進行快速傅里葉變換，轉(zhuǎn)化為頻域信號，表達式如下：
21、
22、
23、
24、式中，為將接收信號進行延時自相關(guān)與快速傅里葉變換后得到的頻域表示，為進行快速傅里葉變換得到的頻域表示，其在時能量積累，有兩個沖擊峰；為進行快速傅里葉變換得到的頻域表示，其頻譜帶有高斯形狀；表示沖擊函數(shù)；
25、頻域信號的峰值頻率為。
26、進一步地，所述s3具體通過如下子步驟實現(xiàn)：
27、（3.1）針對每一個待檢測單元獲取前序參考單元組和后序參考單元組，參考單元總個數(shù)為2n，與待檢測單元相鄰的前、后兩個單元為保護單元，前保護單元的前序n個單元作為前序參考單元組，后保護單元的后序n個單元作為后序參考單元組；計算所述前序參考單元組的均值為x，后序參考單元組的均值為y；
28、（3.2）將所述前序參考單元組和后序參考單元組拼接成一個參考序列，計算所述參考序列的方差var；
29、（3.3）比較方差var與人為設(shè)定的閾值tvar的大小，判斷參考序列的平穩(wěn)性；若var>tvar，則說明信號不平穩(wěn)，選擇最小值恒虛警檢測算法，得到該待檢測單元的背景噪聲功率z=min(x,y)；反之，則說明信號平穩(wěn)，選擇最大值恒虛警檢測算法，得到該待檢測單元的背景噪聲功率z=max(x,y)；
30、（3.4）根據(jù)所述背景噪聲功率z計算該待檢測單元的判決門限，表達式如下：
31、
32、式中，α為門限因子。
33、一種基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測裝置，包括存儲器和一個或多個處理器，所述存儲器中存儲有可執(zhí)行代碼，所述一個或多個處理器執(zhí)行所述可執(zhí)行代碼時，用于實現(xiàn)所述的基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法。
34、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有程序，該程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)所述的基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法。
35、本專利技術(shù)的有益效果是：
36、（1）本專利技術(shù)方法通過提出的延時自相關(guān)處理方法，有效減小了海洋環(huán)境噪聲的干擾，可以為之后信號檢測領(lǐng)域的研究提供參考。
37、（2）本專利技術(shù)方法改進了傳統(tǒng)的恒虛警檢測算法，通過結(jié)合最小值恒虛警檢測和最大值恒虛警檢測的優(yōu)點，在低信噪比條件下提高檢測率的同時降低了虛警率。
38、（3）本專利技術(shù)方法，相較于傳統(tǒng)的分數(shù)階傅里葉變換法和雙滑窗能量檢測法，提高了低信噪比條件下lfm信號的檢測率，同時本專利技術(shù)方法算法復(fù)雜度較低，對系統(tǒng)的負擔(dān)小。
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1.一種基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法，其特征在于，所述S1中，當(dāng)接收信號中存在目標(biāo)LFM信號時，接收信號的表達式為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法，其特征在于，所述S1中，目標(biāo)LFM信號的頻率隨時間線性變化，表示為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法，其特征在于，所述S1中，對接收信號進行延時自相關(guān)處理，將啁啾信號轉(zhuǎn)化為單音信號的表達式如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法，其特征在于，所述S2中，對延時自相關(guān)處理后的接收信號進行快速傅里葉變換，轉(zhuǎn)化為頻域信號，表達式如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法，其特征在于，所述S3具體通過如下子步驟實現(xiàn)：
7.一種基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測裝置，其特征在于，包括
8.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，其上存儲有程序，該程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)權(quán)利要求1~6中任一項所述的基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法，其特征在于，所述s1中，當(dāng)接收信號中存在目標(biāo)lfm信號時，接收信號的表達式為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法，其特征在于，所述s1中，目標(biāo)lfm信號的頻率隨時間線性變化，表示為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法，其特征在于，所述s1中，對接收信號進行延時自相關(guān)處理，將啁啾信號轉(zhuǎn)化為單音信號的表達式如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于延時自相關(guān)的線性調(diào)頻信號自適應(yīng)恒虛警檢測方法，其...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱江，吳潔，付雁冰，魏艷，涂星濱，瞿逢重，
申請(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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