【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水声目标探测，具体地，涉及一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成方法及系统。
技术介绍
1、水下弱目标探测是水声学信号处理领域的核心内容，也是现代声纳系统与水声对抗的重要组成部分。目前，岸基声纳探测系统存在环境复杂，干扰目标多、强度大等问题，影响了对弱目标的远程预警探测，迫切需要开展提升复杂环境下弱目标检测性能的新方法研究。
2、波束形成作为提升目标检测性能的关键技术之一被众多学者进行了充分的研究与应用，如mvdr、music、capon等在一定程度上提升了信噪比及目标方位分辨率，但面对复杂海洋环境及较低信噪比类型信号时效果并不理想。针对水下弱目标回波信号增强技术的研究起始于雷达信号处理，近年来，随着声学领域的发展，模态滤波、空间滤波、随机共振等弱目标增强方法应运而生，但这些方法相应存在对环境变化敏感、依赖目标方位先验信息、难以定位弱目标位置等诸多问题。因此，在低信噪比条件下提升声纳图像高分辨力的同时有效提升弱目标信号信噪比、抑制杂波干扰，准确定位目标回波位置，对提升复杂环境下弱目标检测性能具有重要意义。
3、在公开号为cn107220653a的中国专利文献中，公开了一种基于逻辑随机共振的水下弱目标检测系统及其方法，包括图像采集单元、帧差法单元、弱目标区域提取单元、逻辑随机共振单元、阈值器以及遗传网络单元，选取连续的三帧图像输入到帧差法单元，得到弱目标所在区域，同时将选取的中间帧图像输入到弱目标区域提取单元，将弱目标所在区域输入到弱目标区域提取单元，得到目标区域图像，将其沿与入射光垂直的方
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基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成方法及系统。
2、根据本专利技术提供的一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成方法，包括：
3、步骤s1：获取并处理目标的原始波束域数据，得到常规波束数据和解卷波束数据；
4、步骤s2：对解卷波束数据进行值检测与筛选后，解调常规波束数据；
5、所述常规波束数据包括常规波束形成的时域波形；
6、步骤s3：计算解调数据的谱峭度指标，输出最终的二维图像。
7、优选的，所述步骤s1中，使用均匀线阵的二维点扩展函数对原始波束域数据进行二维解卷，获得达到预设分辨率的目标的方位-时间图像。
8、优选的，所述步骤s1包括以下子步骤：
9、步骤s1.1：将原始均匀线阵信号矢量r送入常规波束形成器，得到的常规波束形成输出为：bcbf(f,θ)＝<|shr|2>；其中，s表示常规波束形成器的导向矢量，θ表示入射角度，f表示频率，<·>表示对数据做平均，h表示共轭；
10、步骤s1.2：计算原始阵列的空间波束响应：
11、对其进行能量修正：
12、修正后满足：
13、其中，为取值范围[-180°,180°]的任意角，sc表示在参考原点坐标c处的常规波束形成器导向矢量，为二维点扩展函数；
14、步骤s1.3：将步骤s1.1中的常规波束形成输出重新定义为步骤s1.2中二维点扩展函数与空间中目标真实能量分布函数的卷积：
15、
16、步骤s1.4：根据richard-lucy算法进行解卷积，通过第it+1次迭代后获得二维解卷积波束形式数据，的初始值为bcbf(f，θ)；迭代公式表示为：
17、
18、其中，表示为第it次迭代得到的解卷波束形成输出，
19、将结果s(it+1)(f，θ)经过逆傅里叶变换转换到时域，并与声源信号进行匹配滤波处理，最终获得二维解卷波束形成数据。
20、优选的，所述步骤s2中，在时间维上对解卷波束数据进行值检测与筛选，并对筛选后峰值位置处的常规波束形成的时域波形进行解调。
21、优选的，所述步骤s2包括以下子步骤：
22、步骤s2.1：在每一个方位角上，根据先验信息对解卷波束数据进行时间维度上的一维峰值检测，挑选符合目标回波强度特点的峰值，记录峰值出现的时间位置；所述先验信息包括目标信号强度和杂波强度；
23、步骤s2.2：在每一个方位角度上，根据获得的峰值时间位置选取对应的目标回波信号时域波形，结合已知声源信号的调制方式及脉宽，将选取的信号相位解调至基频。
24、优选的，所述解调数据的谱峭度指标作为权重并为二维解卷积波束赋值，输出最终的二维图像。
25、优选的，所述步骤s3包括以下子步骤：
26、步骤s3.1：在每一个方位角度上，对得到的基频回波信号计算谱峭度指标psk：
27、
28、其中，pi为信号的第i个离散序列点对应值，为pi的平均值，i＝1,2,…,m，m为离散序列点数；
29、步骤s3.2：在每一个方位角度上，判断获得的谱峭度指标与真实目标回波信号的先验值，将判断为真实目标的谱峭度指标作为权重，按照标注的时间位置为该角度上的解卷积波束形成的时域波形赋值；
30、步骤s3.3：将遍历每个方位角加权后的解卷积波束形成的时域波形进行拼接，输出基于弱目标回波增强的达到预设分辨率的二维图像。
31、根据本专利技术提供的一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成系统，包括：
32、模块m1：获取并处理目标的原始波束域数据，得到常规波束数据和解卷波束数据；
33、模块m2：对解卷波束数据进行值检测与筛选后，解调常规波束数据；
34、所述常规波束数据包括常规波束形成的时域波形；
35、模块m3：计算解调数据的谱峭度指标，输出最终的二维图像。
36、优选的，所述模块m1中，使用均匀线阵的二维点扩展函数对原始波束域数据进行二维解卷，获得达到预设分辨率的目标的方位-时间图像。
37、优选的，所述模块m1包括以下子模块：
38、模块m1.1：将原始均匀线阵信号矢量r送入常规波束形成器，得到的常规波束形成输出为：bcbf(f,θ)＝<|shr|2>；其中，s表示常规波束形成器的导向矢量，θ表示入射角度，f表示频率，<·>表示对数据做平均，h表示共轭；
39、模块m1.2：计算原始阵列的空间波束响应：
40、对其进行能量修正：
41、修正后满足：
42、其中，为取值范围[-180°,180°]的任意角，sc表示在参考原点坐标c处的常规波束形成器导向矢量，为二维点扩展函数；
43、模块m1.3：将模块m1.1中的常规波束形成输出重新定义为模块m1.2中二维本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成方法，其特征在于，所述步骤S1中，使用均匀线阵的二维点扩展函数对原始波束域数据进行二维解卷，获得达到预设分辨率的目标的方位-时间图像。
3.根据权利要求2所述的一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下子步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成方法，其特征在于，所述步骤S2中，在时间维上对解卷波束数据进行值检测与筛选，并对筛选后峰值位置处的常规波束形成的时域波形进行解调。
5.根据权利要求4所述的一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下子步骤：
6.根据权利要求1所述的一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成方法，其特征在于，所述解调数据的谱峭度指标作为权重并为二维解卷积波束赋值，输出最终的二维图像。
7.根据权利要求6所述的一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成方法，其
8.一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成系统，其特征在于，所述模块M1中，使用均匀线阵的二维点扩展函数对原始波束域数据进行二维解卷，获得达到预设分辨率的目标的方位-时间图像。
10.根据权利要求9所述的一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成系统，其特征在于，所述模块M1包括以下子模块：
...【技术特征摘要】
1.一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成方法，其特征在于，所述步骤s1中，使用均匀线阵的二维点扩展函数对原始波束域数据进行二维解卷，获得达到预设分辨率的目标的方位-时间图像。
3.根据权利要求2所述的一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成方法，其特征在于，所述步骤s1包括以下子步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成方法，其特征在于，所述步骤s2中，在时间维上对解卷波束数据进行值检测与筛选，并对筛选后峰值位置处的常规波束形成的时域波形进行解调。
5.根据权利要求4所述的一种基于弱目标回波增强的二维解卷波束形成方法，其特征在于，所述步骤s2包括以...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊小萌，郭苗，刘振，李梅，
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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