一种基于小波包变换的水底混响抑制方法

摘要

本发明涉及一种基于小波包变换的水下混响抑制方法，该方法首先对接收到的阵元域信号进行滤波预处理与常规波束形成后，然后，采用小波包变换方法提取波束域数据的时频特征，获得混响与目标回波的差异特征，并据此进行分类识别，再根据特征的分布情况计算接收信号与发射脉冲的整体相似度，最后，对匹配滤波过程进行修正，达到混响抑制的目的；采用该方法可以避免对混响空间分布特性的建模与分析，具有更好的普适性与鲁棒性，应用前景可观。

主权项

一种基于小波包变换的水底混响抑制方法，该方法首先对接收到的阵元域信号进行滤波预处理与常规波束形成后，然后，采用小波包变换方法提取波束域数据的时频特征，获得混响与目标回波的差异特征，并据此进行分类识别，再根据特征的分布情况计算接收信号与发射脉冲的整体相似度，最后，对匹配滤波过程进行修正，达到混响抑制的目的；所述的水底混响抑制方法的步骤包括：1)对接收阵所有接收到的阵元域信号进行预处理，得到波束域数据信号；所述的预处理是根据发射脉冲信号的中心频率与带宽，对第K帧与K+1帧的阵元域接收信号进行滤波处理，获得对应带宽内的时域信号，然后，对时域信号进行快速傅里叶变换FFT，选择带宽内对应的谱线数据，最后获得频域波束形成的结果；2)采用小波包变换方法提取波束域数据的时频特征；3)根据发射信号的中心频率与带宽，选取小波包变换的分解层数与小波包系数组，对所获取的离散小波分解系数进行多维样本矩阵重构；4)依据重构的多维样本矩阵计算接收信号的小波包系数矩阵和发射脉冲的小波包系数矩阵的相关特征，获得彼此之间的多维相似度特征，并据此计算最终的整体相似度，该相似度的计算公式为：$Sim={\left(\underset{i=1}{\overset{\dim }{\Pi }}{\left(c-{{\lambda }_i}^2\right)}^{-2}\right)}^d$其中，λ_i为样本矩阵第i维数据对应的相关系数，c与d是规整化参数，作用是控制相似度值的变化范围，c的取值需要满足d为经验参数；dim为重构样本矩阵的维度，与选取的小波包系数组数量保持一致；5)根据波束域接收信号的相似度特征与整体相似度，对匹配滤波过程进行修正，达到混响抑制的目的；所述的对匹配滤波过程进行修正，是匹配滤波以帧长作为步长，将常规匹配滤波的结果与相似度系数值相乘，获得最终的输出结果。