一種用于低空目標聲探測系統的風噪抑制方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實發明涉及低空目標檢測技術領域，尤其涉及一種用于低空目標聲探測系統的 風噪抑制方法和裝置。
【背景技術】
[0002] 低空目標聲探測系統是利用目標輻射的噪聲對低空飛行目標如直升機、無人機等 進行探測預警，彌補雷達、光電盲區的一種探測系統。對于低空目標遠距離探測而言，目標 聲信號經遠距離傳播到達低空目標聲探測系統的傳聲器時已經比較微弱，而且低空目標聲 探測系統在野外執行探測任務時不可避免地會受到風噪聲的干擾，嚴重降低其采集目標聲 信號信噪比，影響系統探測性能。
[0003] 目前聲探測系統主要通過給傳聲器佩戴多孔聚合物防風罩來對抗風噪聲。這種防 風罩的特點是越致密越厚，其防風效果越好，但透聲性能會下降，因此不利于微弱目標聲信 號的拾取。要達到比較好的透聲效果，要么采用較為稀松的材料，要么采用較薄的致密材 料，但這都會導致防風效果變差。
[0004] 并且，由于對于低空目標遠距離探測而言，目標聲信號經遠距離傳播到達傳聲器 時已經比較微弱，因此考慮信號拾取效果不能采用太厚、太致密的防風罩。所以現有系統主 要采用不太致密的多孔聚合物防風罩來抑制比較弱的風噪聲，對強風噪的抑制效果較差。 由此帶來的問題是現有的低空目標聲探測系統在有風的情況下探測性能較差。
[0005] 可見，在保證信號提取效果的基礎上，現有低空目標聲探測系統在有風的情況下 無法有效抑制風噪聲，探測性能較差。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是提供一種用于低空目標聲探測系統的風噪抑制方法和裝置，以解 決上述問題。
[0007] 所述用于低空目標聲探測系統的風噪抑制方法，包括：
[0008] 采用低空目標聲探測系統的傳聲器陣列采集目標輻射聲信號；
[0009] 根據所述目標輻射聲信號對目標進行檢測；
[0010] 根據所述目標輻射聲信號對所述風噪聲進行估計；
[0011] 根據風噪聲估計結果和目標檢測結果對所述目標輻射聲信號中的風噪聲進行抑 制。
[0012] 本發明還公開了一種用于低空目標聲探測系統的風噪抑制裝置，該裝置包括：
[0013] 目標檢測模塊，所述目標檢測模塊與低空目標聲探測系統相連，用于接收低空目 標聲探測系統的傳聲器陣列采集的目標輻射聲信號，并根據所述目標輻射聲信號對目標進 行檢測；
[0014] 風噪聲估計模塊，所述風噪聲估計模塊與低空目標聲探測系統相連，用于接收低 空目標聲探測系統的傳聲器陣列采集的目標輻射聲信號，并對所述風噪聲進行估計；
[0015] 風噪聲抑制模塊，所述風噪聲抑制模塊分別與所述目標檢測模塊和風噪聲估計模 塊相連，用于接收目標檢測結果和風噪聲估計結果，并根據風噪聲估計結果和目標檢測結 果對所述目標輻射聲信號中的風噪聲進行抑制。
[0016] 本發明所提供的用于低空目標聲探測系統的風噪抑制方法和裝置通過對目標進 行多通道互相關性檢測，并對目標進行單通道時域累積自相關檢測，基于低空目標的聲譜 特性和風噪聲的聲譜特性差異來檢測識別目標信號，以上述結果對所述目標輻射聲信號中 的風噪聲進行抑制。因此，本發明所公開低空目標聲探測系統的風噪抑制方法和裝置可以 有效抑制低空目標聲探測系統采集信號的風噪聲，提高其目標信號信噪比，進而提升裝備 探測性能。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對本發明實施 例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅 僅是本發明的一些實施例，對于本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可 以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0018] 圖1為本發明提供的一種用于低空目標聲探測系統的風噪抑制方法示意圖；
[0019] 圖2為本發明提供的一種用于低空目標聲探測系統的風噪抑制裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0021] 本發明實施例公開了一種用于低空目標聲探測系統的風噪抑制方法，如圖1所 示，該方法包括：
[0022] 采用低空目標聲探測系統的傳聲器陣列采集目標輻射聲信號；
[0023] 根據所述目標輻射聲信號對目標進行多通道互相關性檢測和單通道時域累積自 相關檢測，并對多通道互相關性檢測結果和單通道時域累積自相關檢測結果進行融合，獲 得目標檢測結果；
[0024] 根據所述目標輻射聲信號對所述風噪聲進行估計，獲得風噪聲估計結果；
[0025] 根據所述風噪聲估計結果和目標檢測結果對所述目標輻射聲信號進行濾波。
[0026] 本發明所提供的低空目標聲探測系統的風噪抑制方法通過對目標進行多通道互 相關性檢測，并對目標進行單通道時域累積自相關檢測，基于低空目標的聲譜特性和風噪 聲的聲譜特性差異來檢測識別目標信號，以上述結果對所述目標輻射聲信號中的風噪聲進 行抑制。可以有效抑制低空目標聲探測系統采集信號的風噪聲，提高其目標信號信噪比，進 而提升裝備探測性能。
[0027]由于低空目標聲探測系統采用傳聲器陣列采集目標輻射聲信號，各個陣元采集到 的目標經過延時補償后有較強的相關性，而風噪聲在不同通道之間基本沒有相關性，根據 所述特性對風噪聲和低空目標聲音進行檢測，對于第i個陣元，首先選取離此陣元最近的 第j陣元（目標相關性最強），對這兩個通道信號進行延時補償。則對目標進行多通道互相 關性檢測的過程，包括：
[0028]對于所述傳聲器陣列中第i陣元的通道信號和離所述第i陣元最近的第j陣元的 通道信號進行延時補償：
[0029]
[0030] 其中，t為信號時間坐標，xjt)為第i陣元的通道信號，Xj(t-τ)第j陣元的 通道信號，τ為延時時間，r(Xi(t)，x_j(t-τ))為Xi(t)和xjt-τ)的時域相關系數，而 「^+,(〇，.#-'0則表示『〇^(〇，\(卜〇)取最大值時1對應的值。
[0031]對延時補償后的信號分頻點計算Xl (t)和X] (t_τ)的頻域相關系數_/?ΛΛU，/):
[0032]
[0033] 其中，k為頻點，1為幀數，4Λ-_ (Α_,/)為Xl (t)的自功率譜、Α?/)為Xj(t-τ)的 自功率譜，在&|,/)為\(〇、\(卜〇的互功率譜，乂1為11(〇的短時傅立葉變換，父。為 X] (t_τ)的短時傅立葉變換，此處為方便公式撰寫，省去了 &和X,中的k和1。
[0034]如果A、.不小于第一閾值Θi，則判斷當前頻段信號為目標信號，否則判斷沒 有目標信號，多通道互相關性目標信號判定標志為fi(k，1):
[0035]
[0036] 另外，低空飛行目標輻射噪聲一般具有諧頻線譜特性，針對線譜檢測和提取已經 有許多方法，如基于倒譜的方法、基于頻域結構的方法。本實施例基于目標噪聲線譜的持續 特性，提出一種單通道時域累積自相關檢測方法，可以更有效檢測諧頻線譜結構，進而檢測 區分出目標信號和風噪聲信號。
[0037] 由于目標距離傳聲器陣列較遠，其多普勒頻移可以忽略不計，因此其聲信號基頻 和諧頻頻率短時間內基本不變，因此通過計算傳聲器采集信號一段時間的累積自相關，如 果是目標信號，會表現出較強的相關性，如果是風噪聲，相關性會較弱。
[0038] 因此，對目標進行單通道時域累積自相關檢測的過程，包括：
[0039] 計算第i陣元的通道信號短時傅立葉變換Xjkj)的時域累積自相關系數 R.ikj):
[0040]
，其中，k為頻點，1為幀數，η為延時幀數， Xjk，1+η)為第1+η幀、第k個頻點的短時傅里葉變換，lUXjk，lhXjk，1+η))為Xjk，1)、XjkJ+n)的頻域相關系數。
[0041]如果不小于第二閾值Θ2，則判斷當前頻段信號為目標信號，否則判斷沒 有目標信號，單通道時域累積自相關目標信號判定標志為f2 (k，1):
[0042]
[0043] 可見，本發明所提供的低空目標聲探測系統的風噪抑制方法基于低空目標的聲譜 特性和風噪聲的聲譜特性差異來檢測識別目標信號。
[0044] 進一步的，對多通道互相關性檢測結果和單通道時域累積自相關檢測結果進行融 合，融合后的目標信號判定總標志fta_t(k，1)為：
[0045]
[0046] 其中，k為頻點，1為幀數，fta_(k，1)為目標信號判定總標志，A(k, 1)為多通道 互相關性目標信號判定標志，f2(k，l)為單通道時域累積自相關目標信號判定標志。可見， 融合后的目標信號判定總標志fta_t(k，1)也是基于低空目標的聲譜特性和風噪聲的聲譜 特性差異得到的。
[0047] 所述根據所述目標輻射聲信號對所述風噪聲進行估計的過程，包括：
[0048]米用最小值控制遞歸平均（MinimaControlledRecursiveAveraging，MCRA)算 法估計平穩態噪聲PN(k，1);
[0049] 檢測信號功率譜能量強弱：
[0050]