【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水声工程中声纳，具体地，涉及一种自跟踪线谱目标检测方法及系统。
技术介绍
1、水声目标的辐射噪声主要由机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声组成，在频域表现为连续谱和线谱的叠加。近年来，随着减振降噪技术的发展，水声目标辐射噪声中的连续谱谱级逐渐下降，利用连续谱检测水声目标收效日渐式微。为实现对低噪声水声目标的远程检测，唯有利用其辐射噪声中的低频线谱。
2、基于线谱的水声目标检测技术在水声信号处理中至关重要。通常的做法是，首先预成多个波束覆盖预期的观测区域，然后对每个波束进行频谱分析以提取水声目标的线谱，从而实现对水声目标的检测。但当水声目标的方位快速变化，其在每个波束停留的时间很短或者在多个波束间快速切换，不利于对线谱进行长时间积分以提高信噪比，这对于基于线谱的水声目标检测技术构成了显著的挑战。因此，突破基于自跟踪线谱目标检测技术具有重要意义。
3、公开号为cn113343914a的专利文献公开了一种辐射噪声线谱频域自适应增强方法，包括以下步骤：1、读入水声目标辐射噪声数据，初始化自适应线谱增强器(ale)的参数与迭代时刻n；2、开始迭代，根据ale的延时与阶数，确定n时刻ale的输入；3、将输入变换到频域，根据ale的权重计算出n时刻ale的输出，并得到与原始数据的误差；4、通过误差反馈，使用本专利技术中的自适应算法在频域更新ale下一时刻的权重；(5)进入下一时刻n＝n+1，若n小于辐射噪声数据长度，返回步骤(2)继续迭代；否则线谱增强过程结束，得到ale的输出，可进一步用于线谱检测与提取。此
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种自跟踪线谱目标检测方法及系统。
2、根据本专利技术提供的一种自跟踪线谱目标检测方法，包括如下步骤：
3、步骤s1：读取水声目标的辐射噪声阵列信号xi(n)；
4、步骤s2：在上通道，对阵信号xi(n)进行解相关延迟并划分成快拍，作为步骤s4恒定束宽时域波束形成器的输入；
5、步骤s3：在下通道，将阵信号xi(n)划分成快拍，然后将快拍变换到频域作为步骤s5自适应波束形成器的输入；
6、步骤s4：在上通道，计算n时刻恒定束宽时域波束形成器的输出；
7、步骤s5：在下通道，根据所述步骤s4中恒定束宽时域波束形成器的输出，计算n时刻自适应波束形成器的输出和估计误差；
8、步骤s6：利用稀疏自适应算法对步骤s5中自适应波束形成器的频域抽头权矩阵进行更新；
9、步骤s7：重复步骤s2-s6直至所有数据处理完毕。
10、优选的，所述步骤s2包括：
11、步骤s2.1：对阵列信号xi(n)进行解相关延迟得到xi(n-δ)；其中，i＝0,1,…,m-1；m为阵元数；
12、步骤s2.2：将xi(n-δ)划分成快拍作为n时刻恒定束宽时域波束形成器的输入：
13、
14、其中，l为恒定束宽时域波束形成器的阶数，δ为解相关延迟量。
15、优选的，所述步骤s3包括：
16、步骤s3.1：将xi(n)划分成快拍作为n时刻自适应波束形成器的输入：
17、
18、其中，n为自适应波束形成器的阶数；
19、步骤s3.2：利用二维快速傅里叶变换将x(n)变换到频域作为n时刻自适应波束形成器的频域输入：
20、xf(n)＝fft2(x(n)) (3)
21、其中，fft2(·)表示二维快速傅里叶变换。
22、优选的，所述步骤s4包括：
23、计算n时刻恒定束宽时域波束形成器的输出公式为：
24、d(n)＝tr(wcbbxt(n-δ)) (4)
25、其中，tr(·)表示矩阵的迹；(·)t表示转置；wcbb表示n时刻恒定束宽时域波束形成器的抽头权矩阵；wcbb通过求解下述优化问题得到
26、
27、其中，θ为通带区域；为阻带区域；δθ为通带约束系数；为阻带约束系数；ω为系统工作频带；f0为恒定束宽约束中的参考频率；a(f,θ)为m×l维导向矩阵；δnorm为稳健性约束系数。
28、优选的，所述步骤s5包括：
29、计算n时刻自适应波束形成器的输出和估计误差公式为：
30、
31、e(n)＝d(n)-y(n) (7)
32、其中，wf(n)为n时刻自适应波束形成器的频域抽头权矩阵，初始值为0；(·)h表示共轭转置；
33、所述步骤s6中的所述更新的公式为：
34、wf(n+1)＝wf(n)+μe(n)*xf(n)-ρsgn(wf(n)) (8)
35、其中，μ为自适应滤波的步长；(·)*表示共轭；sgn(·)表示符号函数。
36、一种自跟踪线谱目标检测系统，包括如下模块：
37、模块m1：读取水声目标的辐射噪声阵列信号xi(n)；
38、模块m2：在上通道，对阵信号xi(n)进行解相关延迟并划分成快拍，作为恒定束宽时域波束形成器的输入；
39、模块m3：在下通道，将阵信号xi(n)划分成快拍，然后将快拍变换到频域作为自适应波束形成器的输入；
40、模块m4：在上通道，计算n时刻恒定束宽时域波束形成器的输出；
41、模块m5：在下通道，根据所述模块m4中恒定束宽时域波束形成器的输出，计算n时刻自适应波束形成器的输出和估计误差；
42、模块m6：利用稀疏自适应算法对模块m5中自适应波束形成器的频域抽头权矩阵进行更新；
43、模块m7：重复触发模块m2-m6工作，直至所有数据处理完毕。
44、优选的，所述模块m2包括：
45、模块m2.1：对阵列信号xi(n)进行解相关延迟得到xi(n-δ)；其中，i＝0,1,…,m-1；m为阵元数；
46、模块m2.2：将xi(n-δ)划分成快拍作为n时刻恒定束宽时域波束形成器的输入：
47、
48、其中，l为恒定束宽时域波束形成器的阶数，δ为解相关延迟量。
49、优选的，所述模块m3包括：
50、模块m3.1：将xi(n)划分成快拍作为n时刻自适应波束形成器的输入：
51、
52、其中，n为自适应波束形成器的阶数；
53、模块m3.2：利用二维快速傅里叶变换将x(n)变换到频域作为n时刻自适应波束形成器的频域输入：
54、xf(n)＝fft2(x(n)) 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自跟踪线谱目标检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的自跟踪线谱目标检测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
3.根据权利要求1所述的自跟踪线谱目标检测方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
4.根据权利要求1所述的自跟踪线谱目标检测方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
5.根据权利要求1所述的自跟踪线谱目标检测方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
6.一种自跟踪线谱目标检测系统，其特征在于，包括如下模块：
7.根据权利要求6所述的自跟踪线谱目标检测系统，其特征在于，所述模块M2包括：
8.根据权利要求6所述的自跟踪线谱目标检测系统，其特征在于，所述模块M3包括：
9.根据权利要求6所述的自跟踪线谱目标检测系统，其特征在于，所述模块M4包括：
10.根据权利要求6所述的自跟踪线谱目标检测系统，其特征在于，所述模块M5包括：
【技术特征摘要】
1.一种自跟踪线谱目标检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的自跟踪线谱目标检测方法，其特征在于，所述步骤s2包括：
3.根据权利要求1所述的自跟踪线谱目标检测方法，其特征在于，所述步骤s3包括：
4.根据权利要求1所述的自跟踪线谱目标检测方法，其特征在于，所述步骤s4包括：
5.根据权利要求1所述的自跟踪线谱目标检测方法，其特征在于，所述步骤s5包括：
...【专利技术属性】
技术研发人员：郭浩泉，吴限，吕晨溪，陈婷婷，魏元奥，
申请(专利权)人：上海船舶电子设备研究所中国船舶集团有限公司第七二六研究所，
类型：发明
国别省市：
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