一种两阶可调谐空时自适应检测方法技术

本发明专利技术公开了一种两阶可调谐空时自适应检测方法，所述方法包括：接收均匀声纳线阵列采集的待检测数据，得到观测数据矩阵；设计两阶可调谐空时自适应检测器，并分别计算对应的检测统计量，所述两阶可调谐空时自适应检测器包括第一阶AMF检测器和第二阶EnRAO检测器；根据虚警概率，确定两阶可调谐空时自适应检测器符合稳健性和干扰抑制性要求的门限对；将该门限对与检测统计量进行比较，如果符合要求则判断待检测的目标存在，否则待检测的目标不存在。本发明专利技术的方法解决了在目标失配情况下的干扰抑制能力较差的问题，实现鲁棒性和干扰抑制能力之间的平衡，有效提高了系统的干扰抑制能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种两阶可调谐空时自适应检测方法


[0001]本专利技术涉及声纳
，尤其涉及一种两阶可调谐空时自适应检测方法。

技术介绍

[0002]在自适应信号检测问题中，设计检测器通常需要具备两种性能：一是具备对应目标信号的鲁棒性，二是具备对干扰信号的抑制性。通常单个检测器不能兼顾两种性能的平衡。
[0003]由于实际应用场景情况比较复杂，故希望设计的检测器能够兼顾两种性能之间的平衡。导向向量失配是影响自适应检测的几个重要因素之一。当实际导向向量与标称导向向量不一致时就会发生匹配。失配会导致检测性能下降，严重时可导致检测器无法正常工作。导向向量失配通常由多种原因引起，如阵元一致性偏差、阵列安装误差、发射波形畸变和信道畸变等。
[0004]因此，为了能够在两种性能之间方便选择或获得确定的平衡状态，基于可调谐方法，利用门限对调节检测器鲁棒性和干扰抑制性之间的平衡，即允许检测器在匹配情况下有较小损失的代价，提供对失配的干扰信号有较好的抑制能力。
[0005]在自适应信号检测中，传统方法多选用一阶检测器，不能兼顾鲁棒性和干扰抑制性能。现有的实施方案是二阶可调谐空时自适应AMF
‑
RAO检测器，选择第一阶AMF检测器和第二阶RAO检测器组合而成。该方法在导向向量匹配情况下具有较好的检测性能，然而在导向向量失配情况下干扰抑制能力相对较差。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种两阶可调谐空时自适应检测方法，以调节检测器鲁棒性和干扰抑制性能之间的平衡。
[0007]本专利技术提出了一种两阶可调谐空时自适应检测方法，所述方法包括：
[0008]步骤1)接收均匀声纳线阵列采集的待检测数据，得到观测数据矩阵；
[0009]步骤2)设计两阶可调谐空时自适应检测器，并分别计算对应的检测统计量，所述两阶可调谐空时自适应检测器包括第一阶AMF检测器和第二阶EnRAO检测器；
[0010]步骤3)根据虚警概率，确定两阶可调谐空时自适应检测器符合稳健性和干扰抑制性要求的门限对；
[0011]步骤4)将该门限对与检测统计量进行比较，如果符合要求则判断待检测的目标存在，否则待检测的目标不存在。
[0012]作为上述方法的一种改进，所述步骤1)具体包括：
[0013]由N个阵元组成均匀声纳线阵列，使用一个N
×
1维向量表示阵列接收到的待检测主数据，z
k
表示位于主数据附近的第k个辅助数据，K表示共有K个辅助数据，表示复数域；
[0014]基于二元假设检验，使用H0和H1分别表示无目标信号假设和有目标信号假设，满足
下式：
[0015][0016]其中，n，n
k
分别表示待检测数据和辅助数据里的背景噪声数据，均服从零均值、相同协方差矩阵的独立同分布高斯随机分布；表示单元归一化的主瓣目标导向向量，使用v0表示标称导向向量；a表示接受信号的未知复幅值标量参数，表示目标的反射特性和信道衰落性质；Z＝[z1，z2，
…
，z
k
，
…
，z
K
]，k＝1，
…
，K，Z表示一组辅助数据用于估计协方差矩阵M，则有
[0017][0018]其中，E[
·
]表示期望，表示共轭转置运算。
[0019]作为上述方法的一种改进，所述步骤2)具体包括：
[0020]根据下式计算得到第一阶AMF检测器的检测统计量t
AMF
：
[0021][0022]根据下式计算得到第二阶EnRAO检测器的检测统计量t
EnRAO
：
[0023][0024]其中，β为随机变量，满足下式：
[0025][0026][0027]为随机变量，满足下式：
[0028][0029]作为上述方法的一种改进，所述步骤3)具体包括：
[0030]根据下式得到两阶可调谐空时自适应检测器的虚警概率P
fa
关于门限对(η
A
，η
E
)的函数，具备恒虚警特性：
[0031][0032]其中，F0(
·
)表示在H0假设下给定β时，随机变量的累积概率分布函数，p0(
·
)表
示服从分布模型的概率密度函数，u表示属于[0，∞]的随机变量，用于积分运算；
[0033]根据上式绘制在不同的虚警概率P
fa
下的等高曲线图，根据稳健性和干扰抑制性要求，确定指定虚警概率P
fa
下符合要求的门限对(η
A
，η
E
)。
[0034]作为上述方法的一种改进，所述步骤4)具体包括：
[0035]将检测统计量与门限对(η
A
，η
E
)与进行比较，如果第一阶AMF检测器的检测统计量t
AMF
＞η
A
并且第二阶EnRAO检测器的检测统计量t
EnRAO
＞η
E
，则待检测的目标存在，如果t
AMF
＜η
A
或t
EnRAO
＜η
E
，则待检测的目标不存在。
[0036]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
[0037]本专利技术研究了导向向量失配情况下的高斯混响背景下多通道点目标检测方法，提出了一种两阶空时自适应AMF
‑
EnRAO检测器，该方法解决了在目标失配情况下的干扰抑制能力较差的问题，平衡鲁棒性和干扰抑制能力之间的平衡，有效提高系统的干扰抑制能力。
附图说明
[0038]图1是本专利技术的一种两阶可调谐空时自适应检测方法流程图；
[0039]图2是本专利技术的AMF
‑
EnRAO检测器P
fa
＝le
‑
4，1e
‑
3，1e
‑
2，1e
‑
1的等高曲线图；
[0040]图3是本专利技术的AMF
‑
EnRAO检测器与现有的AMF检测器性能对比，其中图3(a)是P
d
随SNR变化曲线；图3(b)是P
d
随SNR和cos2θ的变化曲线；
[0041]图4是本专利技术的AMF
‑
EnRAO检测器与现有的AMF
‑
RAO检测器性能对比，其中图4(a)是P
d
随SNR变化曲线；图4(b)是P
d
随SNR和cos2θ的变化曲线。
具体实施方式
[0042]本专利技术基于可调谐方法，设计了一种两阶可调谐空时自适应检测方法。具体来说，该方法由鲁棒性好的第一阶AMF检测器和干扰抑制性能好的第二阶Enhanced RAO(EnRAO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两阶可调谐空时自适应检测方法，所述方法包括：步骤1)接收均匀声纳线阵列采集的待检测数据，得到观测数据矩阵；步骤2)设计两阶可调谐空时自适应检测器，并分别计算对应的检测统计量，所述两阶可调谐空时自适应检测器包括第一阶AMF检测器和第二阶EnRAO检测器；步骤3)根据虚警概率，确定两阶可调谐空时自适应检测器符合稳健性和干扰抑制性要求的门限对；步骤4)将该门限对与检测统计量进行比较，如果符合要求则判断待检测的目标存在，否则待检测的目标不存在。2.根据权利要求1所述的两阶可调谐空时自适应检测方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：由N个阵元组成均匀声纳线阵列，使用一个N
×
1维向量表示阵列接收到的待检测主数据，z
k
表示位于主数据附近的第k个辅助数据，K表示共有K个辅助数据，表示复数域；基于二元假设检验，使用H0和H1分别表示无目标信号假设和有目标信号假设，满足下式：其中，n,n
k
分别表示待检测数据和辅助数据里的背景噪声数据，均服从零均值、相同协方差矩阵的独立同分布高斯随机分布；表示单元归一化的主瓣目标导向向量，使用v0表示标称导向向量；a表示接受信号的未知复幅值标量参数，表示目标的反射特性和信道衰落性质；Z＝[z1,z2,
…
,z
k
,
…
,z
K
],k＝1,
…
,K，Z表示一组辅助数据用于估计协方差矩阵M，则有其中，E[
·
]表示期望，表示共轭转置运算。3.根据权利要求2所述的两阶可调谐空时自适应检测方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：根据下式计算得到第一阶AMF检测器的检测统计量...

【专利技术属性】
技术研发人员：宿晓静，徐达，郝程鹏，鄢锦，闫晟，侯朝焕，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：