利用抹香鯨叫聲的水下隱蔽聲吶信號(hào)波形構(gòu)造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水下聲信號(hào)處理領(lǐng)域，特別是利用抹香鯨叫聲的水下隱蔽聲吶信號(hào)波 形構(gòu)造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -方面，傳統(tǒng)的主動(dòng)聲吶信號(hào)有單載頻矩形脈沖信號(hào)、線性調(diào)頻矩形脈沖信號(hào)、偽 隨機(jī)編碼調(diào)相矩形脈沖串信號(hào)等；這些信號(hào)有一些明顯且易于識(shí)別的特點(diǎn)，如它們的包絡(luò) 均為矩形、它們的調(diào)制頻率為單頻或頻率線性變化；這些信號(hào)易于被敵方截獲、分別和分 類；因此，傳統(tǒng)的主動(dòng)聲吶信號(hào)易于被敵方偵察系統(tǒng)探測、識(shí)別和跟蹤，成為被攻擊的目標(biāo)， 所以其生存能力有限。
[0003] 另一方面，傳統(tǒng)的單載頻矩形脈沖信號(hào)雖然容易產(chǎn)生、便于處理，但是其在距離和 速度分辨力兩方面，它不能同時(shí)兼顧。傳統(tǒng)的線性調(diào)頻矩形脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮，具有 更好的性能，但是它的距離和速度模糊函數(shù)之間存在耦合關(guān)系，仍然無法同時(shí)獲得高的距 離和速度分辨力。傳統(tǒng)的偽隨機(jī)編碼調(diào)相矩形脈沖串信號(hào)的模糊函數(shù)更接近理想的圖釘 形，能同時(shí)獲得高距離和高速度分辨力，但它的旁辦較高，檢測能力受到了限制。
[0004] 針對上述兩方面問題，本發(fā)明通過計(jì)算機(jī)數(shù)值加窗、構(gòu)造、篩選等方法，從大量的 抹香鯨滴答聲中選取脈沖信號(hào)，并對脈沖信號(hào)進(jìn)行組合，然后，以模糊函數(shù)為準(zhǔn)則，對組合 脈沖串進(jìn)行篩選，以構(gòu)造出同時(shí)具有高距離和速度分辨力的主動(dòng)聲吶信號(hào)脈沖串，為實(shí)現(xiàn) 了水下目標(biāo)的偽裝隱蔽探測提供一種新方法及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供水下目標(biāo)的偽裝隱蔽探測提供一種新方法， 提高主動(dòng)聲吶裝置偽裝隱蔽的能力，降低其被截獲的概率。為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案 是，利用抹香鯨叫聲的水下隱蔽聲吶信號(hào)波形構(gòu)造的方法，設(shè)計(jì)聲吶信號(hào)波形構(gòu)造模塊用 于：（1)對原始鯨聲數(shù)據(jù)進(jìn)行脈沖加窗選取，篩選出抹香鯨叫聲脈沖信號(hào)；（2)對篩選出的 單脈沖以遍歷的方式進(jìn)行組合；（3)對獲得的組合脈沖串進(jìn)行距離速度模糊函數(shù)運(yùn)算；(4) 設(shè)定距離和速度分辨力約束條件；（5)優(yōu)選出符合約束條件要求的組合脈沖串，并組成集 合A ; (6)遍歷集合A內(nèi)的所有組合脈沖串，求兩兩組合脈沖串之間的互相關(guān)，并篩選出互相 關(guān)結(jié)果較小的組合脈沖串，組成集合B ; (7)對集合B內(nèi)的組合脈沖串進(jìn)行編號(hào)，并通過偽隨 機(jī)數(shù)產(chǎn)生器決定被編號(hào)脈沖串的發(fā)送順序；
[0006] 利用組合脈沖串存儲(chǔ)器對上述產(chǎn)生的具有偽隨機(jī)發(fā)送規(guī)律的脈沖串進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0007] 對篩選出的單脈沖以遍歷的方式進(jìn)行組合：從脈沖數(shù)據(jù)庫中任意選擇L個(gè)單脈沖 組成組合脈沖串，組合脈沖串中相鄰單脈沖之間的時(shí)間間隔T在[0. 5, 1000]ms區(qū)間內(nèi)任意 可調(diào)；這L個(gè)單脈沖可以相同，但為了提高隱蔽性，應(yīng)盡量避免相同；
[0008] 對構(gòu)造的所有組合脈沖串求距離速度模糊函數(shù)
得到Xi(Td, |d), x2(Td, |d)，···，xn(Td, |d)，其中，m為組合脈沖串的數(shù)量，Td代表相 對時(shí)延，IdR表相對多普勒頻率，s(t)為組合脈沖串信號(hào)波形。
[0009] 根據(jù)主動(dòng)聲吶系統(tǒng)對距離和速度分辨力的指標(biāo)要求，設(shè)定距離和速度分辨 力約束條件，如要求距離分辨力不大于U且速度分辨力不大于R，并分別從所獲得的 Xi(Td，ld)，x2(id，|d)，···，xJu |d)中篩選出符合約束條件要求的模糊函數(shù)
，然后通過一一對應(yīng)關(guān)系，分別找出它們所對應(yīng)的組合脈 沖串信號(hào)波形，并分別構(gòu)成組合脈沖串集合A ;其中e不大于m，且e代表篩選出來的符合約 束條件的組合脈沖串的個(gè)數(shù)。
[0010] 通過對集合A內(nèi)的任意兩個(gè)組合脈沖串進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算，并通過設(shè)定的互相關(guān)閾 值，優(yōu)選出符合要求的組合脈沖串集合B ;對集合B中的所有組合脈沖串行進(jìn)行編號(hào)，然后， 通過偽隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器來決定被編號(hào)組合脈沖串的產(chǎn)生順序，最后，根據(jù)該順序來發(fā)送組合 脈沖串。
[0011] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)與效果：
[0012] (1)本發(fā)明采用由抹香鯨滴答聲脈沖構(gòu)造的組合脈沖串作為主動(dòng)聲吶信號(hào)波形， 使敵人誤以為接收到的信號(hào)來自抹香鯨群而非主動(dòng)聲吶裝置，起到偽裝主動(dòng)聲吶裝置的作 用，提高主動(dòng)聲吶裝置偽裝隱蔽的能力，降低其被截獲的概率；
[0013] (2)本發(fā)明通過計(jì)算機(jī)數(shù)值加窗、構(gòu)造、篩選等方法，從大量的抹香鯨滴答聲中選 取脈沖信號(hào)，并對脈沖信號(hào)進(jìn)行組合，然后，以模糊函數(shù)為準(zhǔn)則，對組合脈沖進(jìn)行篩選，以構(gòu) 造出同時(shí)具有高距離和速度分辨力的主動(dòng)聲吶信號(hào)波形，為實(shí)現(xiàn)了水下目標(biāo)的偽裝隱蔽探 測提供一種新方法及裝置；
[0014] (3)本發(fā)明將符合條件的組合脈沖串按偽隨機(jī)順序發(fā)送，以進(jìn)一步提升主動(dòng)聲吶 探測設(shè)備發(fā)射信號(hào)的偽裝隱蔽性。
【附圖說明】
[0015] 圖1示出本發(fā)明中所述的隱蔽聲吶信號(hào)波形篩選過程示意圖。
[0016] 圖2示出了本發(fā)明中所構(gòu)造的一個(gè)組合脈沖串。
[0017] 圖3示出了本發(fā)明中與圖2相對應(yīng)組合脈沖串的距離速度模糊函數(shù)。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明通過計(jì)算機(jī)數(shù)值加窗、構(gòu)造、篩選等方法，從大量的 抹香鯨滴答聲中選取脈沖信號(hào)，并對脈沖信號(hào)進(jìn)行組合，然后，以模糊函數(shù)為準(zhǔn)則，對組合 脈沖串進(jìn)行篩選，以構(gòu)造出同時(shí)具有高距離和速度分辨力的主動(dòng)聲吶信號(hào)脈沖串，為實(shí)現(xiàn) 了水下目標(biāo)的偽裝隱蔽探測提供一種新方法及裝置。
[0019] (1)本發(fā)明采用由抹香鯨滴答聲脈沖構(gòu)造的組合脈沖串作為主動(dòng)聲吶信號(hào)波形， 使敵人誤以為接收到的信號(hào)來自抹香鯨群而非主動(dòng)聲吶裝置，起到偽裝主動(dòng)聲吶裝置的作 用，提高主動(dòng)聲吶裝置偽裝隱蔽的能力，降低其被截獲的概率；
[0020] (2)本發(fā)明通過計(jì)算機(jī)數(shù)值加窗、構(gòu)造、篩選等方法，從大量的抹香鯨滴答聲中選 取脈沖信號(hào)，并對脈沖信號(hào)進(jìn)行組合，然后，以模糊函數(shù)為準(zhǔn)則，對組合脈沖進(jìn)行篩選，以構(gòu) 造出同時(shí)具有高距離和高速度分辨力的主動(dòng)聲吶信號(hào)波形，為實(shí)現(xiàn)了水下目標(biāo)的偽裝隱蔽 探測提供一種新方法及裝置；
[0021] (3)本發(fā)明將符合條件的組合脈沖串按偽隨機(jī)順序發(fā)送，以進(jìn)一步提升主動(dòng)聲吶 探測設(shè)備發(fā)射信號(hào)的偽裝隱蔽性。
[0022] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用抹香鯨叫聲的水下隱蔽聲吶信號(hào)波 形構(gòu)造方法及裝置，所使用的主動(dòng)聲吶信號(hào)波形為多個(gè)叫聲的組合脈沖串而不是單脈沖， 因此，能獲得更好的距離和速度分辨力。
[0023] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1)本發(fā)明采用由抹香鯨滴答聲脈沖構(gòu)造的組合脈沖串作 為主動(dòng)聲吶信號(hào)波形，使敵人誤以為接收到的信號(hào)來自抹香鯨群而非主動(dòng)聲吶裝置，起到 偽裝主動(dòng)聲吶裝置的作用，提高主動(dòng)聲吶裝置偽裝隱蔽的能力，降低其被截獲的概率；(2) 本發(fā)明通過計(jì)算機(jī)數(shù)值加窗、構(gòu)造、篩選等方法，從大量的抹香鯨滴答聲中選取脈沖信號(hào)， 并對脈沖信號(hào)進(jìn)行組合，然后，以模糊函數(shù)為準(zhǔn)則，對組合脈沖進(jìn)行篩選，以構(gòu)造出同時(shí)具 有高距離和速度分辨力的主動(dòng)聲吶信號(hào)波形，為實(shí)現(xiàn)了水下目標(biāo)的偽裝隱蔽探測提供一種 新方法及裝置；(3)本發(fā)明將符合條件的組合脈沖串按偽隨機(jī)順序發(fā)送，以進(jìn)一步提升主 動(dòng)聲吶探測設(shè)備發(fā)射信號(hào)的偽裝隱蔽性。
[0024] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，利用抹香鯨叫聲的水下隱蔽聲吶信號(hào)波形構(gòu)造方法及 裝置，包括：
[0025] 第一部分：抹香鯨叫聲的水下隱蔽聲吶信號(hào)波形構(gòu)造裝置。
[0026] 抹香鯨叫聲的水下隱蔽聲吶信號(hào)波形構(gòu)造裝置如圖1所示，它由聲吶信號(hào)波形構(gòu) 造模塊1和組合脈沖串存儲(chǔ)器2組成；
[0027] 進(jìn)一步地，聲吶信號(hào)波形構(gòu)造模塊1順序執(zhí)行如下功能：（1)對原始鯨聲數(shù)據(jù)進(jìn)行 脈沖加窗選取，篩選出抹香鯨叫聲脈沖信號(hào)；（2)對篩選出的單脈沖以遍歷的方式進(jìn)行組 合；（3)對獲得的組合脈沖串進(jìn)行距離速度模糊函數(shù)運(yùn)算；(4)設(shè)定距離和速度分辨力約束 條件；（5)優(yōu)選出符合約束條件要求的組合脈沖串，并組成集合A ; (6)遍歷集合A內(nèi)的所有 組合脈沖串，求兩兩組合脈沖串之間的互相關(guān)，并篩選出互相關(guān)結(jié)果較小的組合脈沖串，組 成集合B ; (7)對集合B內(nèi)的組合脈沖串進(jìn)行編號(hào)，并通過偽隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器決定被編號(hào)脈沖 串的發(fā)送順序；
[0028] 進(jìn)一步地，組合脈沖串存儲(chǔ)器2對上述產(chǎn)生的具有偽隨機(jī)發(fā)送規(guī)律的脈沖串進(jìn)行 存儲(chǔ)；
[0029] 第二部分：抹香鯨叫聲的水下隱蔽聲吶信號(hào)波形構(gòu)造方法。
[0030] 第一步：從海量的抹香鯨聲信號(hào)數(shù)據(jù)庫中選取出叫聲脈沖，形成叫聲脈沖數(shù)據(jù)庫 (以下簡稱脈沖數(shù)據(jù)庫）；
[0031] 第二步：從脈沖數(shù)據(jù)庫中任意選擇L個(gè)單脈沖組成組合脈沖串，組合脈沖串中相 鄰單脈沖之間的時(shí)間間隔T在[0. 5, 1000]ms區(qū)間內(nèi)任意可調(diào)；這L個(gè)單脈沖可以