【技术实现步骤摘要】
一种时变水声信道估计方法
[0001]本专利技术属于水声统计信号处理领域，涉及一种时变水声信道估计方法，特别是一种基于结构化稀疏的时变水声信道估计方法。
技术介绍
[0002]水声信道具有多途扩展和时变特性，这些性质引起信号传输的畸变，严重影响水声通信、水下目标探测性能。近年来，许多学者利用水声信道潜在的稀疏特性有效提高信道估计的准确性和效率。自适应技术对复杂、快速变化水声信道具有较强的适配性，同时递归思想可以有效进行在线处理，降低设备存储压力，因此自适应稀疏类方法为时变水声信道的估计与追踪提供新策略，引起人们广泛关注。
[0003]近年来，在回声消除领域，有学者提出利用低秩思想重构声信号，利用其潜在的重复结构实现回声消除以及感兴趣声信号增强的功能，但是其并未考虑稀疏结构以及自适应类技术在回声领域内的实际应用。
技术实现思路
[0004]针对上述现有技术，本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于结构化稀疏的时变水声信道估计方法，在真实水声信号处理基础上，利用水声信道潜在的结构化稀疏特点，结合自适应递归...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种时变水声信道估计方法，其特征在于，包括：步骤1、利用估计得到的偏移时延对真实水声数据进行补偿，得到无偏移影响的校准水声数据；步骤2、通过克罗内克积分解将具有结构化稀疏特点的第k个脉冲真实水声信道冲激响应函数h
k
分解成两个子信道成分h
k，1
和h
k，2
，并满足：其中，h
k
长度为M，子信道h
k，1，p
和h
k，2，p
长度分别为M1，M2，M1＞M2且满足M1*M2＝M；定义P＝rank(H
k
)，矩阵H
k
是h
k
通过长度为M1的列向量矩阵化操作得到的，且P≤M2；定义M1，M2，P为克罗内克积结构参数，确定P
(t)
构成的全部可能的参数组合，其中上角标表示第t组结构参数组合，利用最小二乘估计方法在第k个脉冲量测数据下获得每组参数组合对应的子信道估计结果，计算得到每组参数组合对应的归一化评价因子，通过贝叶斯信息准则确定克罗内克积结构参数；步骤3、根据步骤2确定的克罗内克积结构参数，利用稀疏增强共轭梯度递归方法的迭代更新估计子信道h
k，1，p
和h
k，2，p
，得到和K表示脉冲数量，然后利用克罗内克积结构假设，输出第k脉冲时变水声信道估计结果为：2.根据权利要求1所述的一种时变水声信道估计方法，其特征在于：偏移时延的估计方法包括：计算两个长度为2N的水声信号x[n]，y[n]离散时间傅里叶变换DTFT为：计算两个长度为2N的水声信号x[n]，y[n]离散时间傅里叶变换DTFT为：其中频率索引间隔0≤f≤2N
‑
1，T表示时间分辨率，构建长度为2N离散时间互相关变换序列：则偏移时延t
g
＝m
′
T，其中3.根据权利要求1所述的一种时变水声信道估计方法，其特征在于：所述利用最小二乘估计方法在第k个脉冲量测数据下获得每组参数组合对应的子信道估计结果包括：基于克罗内克积结构假设，第k脉冲的水声接收信号模型为：模型一：
或者模型二：其中，S
k
表示发射信号的拓普利兹矩阵，n
k
表示加性噪声，表示加性噪声，表示加性噪声，表示加性噪声，和等价，分别是向量和矩阵形式，和等价，分别是向量和矩阵形式，固定或初始化h
k，2，p
即S
k，2
，然后根据模型一利用最小二乘法估计得到进而得到，固定或初始化h
k，1，p
即S
k，1
，然后利用最小二乘法估计得到进而得到子信道估计结果和4.根据权利要求3所述的一种时变水声信道估计方法，其特征在于：所述计算得到每组参数组合对应的归一化评价因子，通过贝叶斯信息准则确定克罗内克积结构参数包括：Ψ＝(M1+M2)P表示待估计参数个数，求得每个参数组合对应的归一化评价因子η(Ψ
(t)
)：其中，h
k
表示第k个脉冲的信道冲激响应函数真值，和分别是Ψ
(t)
对应子信道h
k，1，p
和h
k，2，p
的估计值；进而将全部归一化评价因子η(Ψ
(t)
)逐个代入贝叶斯信息准则公式，得到BIC曲线，所述公式具体为：BIC(Ψ
(t)
)＝Ψ
(t)
ln(2N)+2Nlog(η(Ψ
(t)
))其中，2N表示一个脉冲的水声数据长度；BIC曲线最小值对应的横坐标参数Ψ
opt
对应的P
(opt)
作为克罗内克积结构参数。5.根据权利要求1所述的一种时变水声信道估计方法，其特征在于：所述利用稀疏增强共轭梯度递归方法的迭代更新估计子信道h
k,1...
【专利技术属性】
技术研发人员：生雪莉，杨超然，凌青，穆梦飞，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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