一种鱼雷自导中抗畸变弱信号检测门限处理方法

摘要

本发明提出一种鱼雷自导中弱信号检测门限处理技术，其核心技术在于：实现了水声传播条件下自适应门限的限制突变处理，该方法首先进行门限突变判别，其次进行门限突变限制处理：采用该方法能够提高自适应门限对水声传播过程中波形畸变的适应性，从而提高鱼雷自导系统弱信号检测能力；本方案采用时间平滑技术来限制波形畸变导致的门限突变，该方法计算简便、适应性强，可满足鱼雷自导系统信号检测的需要。

说明书

技术领域

本发明涉及一种鱼雷自导中针对回波畸变条件下的弱信号检测门限处理方法，属 于鱼雷自导工程技术领域。

背景技术

在鱼雷自导检测过程中，水声信道是影响检测性能的重要因素之一。声自导信号 在水中传播过程中将产生传播衰减和波形畸变，尤其在南海条件下，声速梯度变化剧 烈，信道变化导致回波起伏严重，造成其幅度减小及相关损失增大。在信号检测过程 中，为了提高检测能力以及适应不同的水文环境，一般采用自适应门限处理方式。通 常根据实时接收的背景能量，采用一系列处理，从而得到该时刻的自适应门限。当目 标回波发生波形畸变时，将导致相关检测峰值下降，同时由于信号能量扩散到背景中 从而提高了检测门限，将会造成目标检测丢失，导致鱼雷攻击失败。针对波形畸变导 致的自导系统弱信号检测性能下降问题，本发明首次提出了一种基于时域平滑的限制 门限突变处理技术，该发明具有计算简便、适应性强的优势，并且通过大量海上攻击 水面/水下实际目标试验验证，能够有效提高自导系统弱信号检测能力，具有很高的实 用价值和应用前景。

发明内容

本发明提出一种鱼雷自导中弱信号检测门限处理方法，其核心技术在于：实现了 水声传播条件下自适应门限的限制突变处理，采用该方法能够提高自适应门限对水声 传播过程中波形畸变的适应性，从而提高鱼雷自导系统弱信号检测能力；本发明采用 时间平滑技术来限制波形畸变导致的门限突变，该方法计算简便、适应性强，可满足 鱼雷自导系统信号检测的需要。

本发明提出的鱼雷自导中针对回波畸变条件下的弱信号检测门限处理方法，包括 如下步骤：

步骤一：门限突变判别

设发射信号脉冲长度为L，每一批次时间间隔为τ，取N＝L/τ，当前批次为i， i>2×N，当前批次门限初始值为fGate0。根据第i-2*N批次至i-N批次的门限值 fGate(m)，计算门限最大值fMaxGate：

fMaxGate＝max{fGate(m)},i-2×N≤m≤i-N……(1)

当满足fGate0>k1*fMaxGate，则认为门限发生突变，进入步骤二；

否则，门限未发生突变，fGate(i)＝fGate0。

k1为门限突变因子，它表示无目标时门限在一定时间段内的最大变化，一般情 况下取3～5。

步骤二：门限突变限制处理

当满足门限突变时，最终的门限计算结果为：

fGate(i)＝k1*fMaxGate+(fGate0-k1*fMaxGate)*k2……(2)

式中，k2为门限限制系数，它表示对门限突变限制的大小，满足0<k2<1。增大k1 来防止混响带来的虚警，减小k2来限制门限突变，使用时根据实际测量结果调整k1和 k2来提高回波畸变条件下的弱信号检测能力。

本发明有以下区别于传统自适应门限算法的显著优势和创新：

特征1：首次提出了基于时域平滑的限制门限突变处理技术

根据前面批次门限的计算结果，采用时域平滑技术对门限突变进行限制，从而提 高了自导系统弱信号检测能力；

特征2：根据门限突变判别条件来限制特定条件下的门限

根据门限计算结果，只有满足门限突变条件时才进行门限限制，在一定程度上降 低了限制门限突变所带来的风险。

附图说明

图1：一种鱼雷自导中抗畸变弱信号检测门限处理方法流程图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

设发射信号脉冲长度为50ms，每一批次时间间隔为5ms，则N＝10，第1批次至 第50批次所对应的初始门限为 {129,101,126,127,123,102,107,110,120,104,121,103,119,114,123,121,127,126,1 10,120,105,100,122,155,214,327,418,518,425,324,217,105,107,126,100,114,105 ,129,121,115,114,101,120,101,102,115,102,124,124,121}。取k1＝3，k2＝0.5。

第1批次至第20批次，不满足i>2×N的条件，不进行计算，门限值取原始值。

首先，计算第21批次的门限值。第21批次对应的fGate0＝105， fMaxGate＝max(129,101,126,127,123,102,107,110,120,104)＝129，而105<3*129，不满足 fGate0>k1*fMaxGate的条件，门限未发生突变，则fGate(21)＝105。

然后，计算第22批次的门限值。第22批次对应的fGate0＝100， fMaxGate＝max(101,126,127,123,102,107,110,120,104,121)＝127，而100<3*127，不满足 fGate0>k1*fMaxGate的条件，门限未发生突变，则fGate(22)＝100。

同理，第23至25批次门限均未发生突变，门限值为fGate(23)＝122， fGate(24)＝155，fGate(25)＝327。

接下来，计算第26批次的门限值，第26批次对应的fGate0＝418， fMaxGate＝max(107,110,120,104,121,103,119,114,123,121)＝123，而418>3*123，满足 fGate0>k1*fMaxGate的条件，门限发生突变，则 fGate(26)＝3*123+(418-3*123)*0.5＝393.5。

同理，第27批次和第28批次，门限发生突变，门限最终的计算结果为 fGate(27)＝3*127+(518-3*127)*0.5＝449.5，fGate(27)＝3*127+(415-3*127)*0.5＝398。

以此类推，采用本方法后的第1批次至第50批次最终计算结果为 {129,101,126,127,123,102,107,110,120,104,121,103,119,114,123,121,127,126,1 10,120,105,100,122,155,214,327,393.5,449.5,398,324,217,105,107,126,100,114 ,105,129,121,115,114,101,120,101,102,115,102,124,124,121}。