一种适用于水下无线传感网络的微弱信号检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于水下无线传感网络的微弱信号检测方法及系统，该方法包括：接收水下无线传感网络的分布式探测节点采集的观测信号；结合水下环境信息对分布式探测节点的观测信号进行建模，并采用二元假设检验描述每个分布式探测节点在水下环境中对微弱目标的检测问题；通过多比特量化方法对各分布式探测节点的观测信息进行压缩降维处理，得到量化处理后的观测信息；对量化处理后的观测信息进行解码与汇总，计算汇总后各分布式探测节点量化信息的概率质量函数；基于局部最大势准则，根据概率质量函数构建分布式量化检测器；根据分布式量化检测器进行判断，实现目标检测。具有节省发射带宽与降低发射功率，降低水下传感网络硬件开销的优点。网络硬件开销的优点。网络硬件开销的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于水下无线传感网络的微弱信号检测方法及系统


[0001]本专利技术属于信号检测领域，具体涉及一种适用于水下无线传感网络的微弱信号检测方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着减振降噪技术的发展与消声瓦的使用，水中目标的辐射噪声和反射强度显著降低，且由于海洋环境的复杂性和多样性，传统基于固定式浮标、潜标或水下移动平台的单节点探测系统对远程微弱目标的探测距离越来越近，目标发现概率和命中概率越来越低，已成为制约海防建设发展和海洋经济开发的主要瓶颈。
[0003]基于多个传感器节点或平台(如浮标、锚水声节点、水下无人航行器等)的水下无线传感网络(Underwater Wireless Sensor Network，UWSN)是解决上述问题的理想方案。与传统的单平台探测系统相比，利用UWSN进行目标探测，一方面能根据态势变化自组织地借助移动节点调整网络拓扑结构，有效消除探测盲区；另一方面，通过多个分布式探测节点的信息共享，可以获得更多更精确的目标认知信息，有利于提高对远程目标的检测概率，进而增大探测距离，实现远程预警探测。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于水下无线传感网络的微弱信号检测方法，所述方法包括：步骤1)接收水下无线传感网络的分布式探测节点采集的观测信号；步骤2)结合水下环境信息对分布式探测节点的观测信号进行建模，并采用二元假设检验描述每个分布式探测节点在水下环境中对微弱目标的检测问题；步骤3)通过多比特量化方法对各分布式探测节点的观测信息进行压缩降维处理，得到量化处理后的观测信息；步骤4)对量化处理后的观测信息进行解码与汇总，计算汇总后各分布式探测节点量化信息的概率质量函数；步骤5)基于局部最大势准则，根据概率质量函数构建分布式量化检测器；步骤6)根据分布式量化检测器进行判断，实现目标检测。2.根据权利要求1所述的适用于水下无线传感网络的微弱信号检测方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：结合水下环境噪声特性以及水声传输特点，对分布式探测节点采集的观测信号进行建模，采用二元假设检验描述每个分布式探测节点在水下环境中对微弱目标的检测问题，满足下式：H0：x
n
＝w
n
H1：x
n
＝h
n
θ+w
n
，n＝1，2，
…
，N其中，H0和H1分别表示原假设和备选假设，N表示水下无线传感网络有N个探测节点，x
n
表示第n个探测节点在某时刻采集到的观测信号，w
n
为第n个探测节点的水下环境噪声，θ表示待检测未知参数，h
n
为第n个探测节点的水声传输增益。3.根据权利要求2所述的适用于水下无线传感网络的微弱信号检测方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括：对每个分布式探测节点的观测信号的动态范围进行均匀等分，得到间隔相同的2q个区间，每个区间端点标记为量化阈值；则第n个分布式探测节点的量化阈值τ的集合为：其中，τ
n，0
＝
‑
∞，将每个区间中点标记为量化电平，得到量化电平γ的集合为：将每个分布式探测节点的观测信号唯一映射成一个量化电平，将量化电平编码转换为q比特的二进制码字b，得到第n个分布式探测节点的二进制码字为：从而实现对观测信息的压缩降维处理。4.根据权利要求3所述的适用于水下无线传感网络的微弱信号检测方法，其特征在于，所述步骤4)具体包括：将分布式探测节点量化处理后第n个分布式探测节点的量化信息d
n
表示为：对分布式探测节点的量化信息进行解码与汇总，在通信传输无误码的情况下，第n个分布式探测节点量化信息y
n
的概率质量函数P(y
n
；θ)为：
式中，τ
n，...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛琳琳，鄢社锋，王春玮，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：