基于漁探儀的目標雙譜特征提取
加入技術(shù)交流群
在水聲信號分析與處理領(lǐng)域中相關(guān)函數(shù)及相應(yīng)的功率譜得到了廣泛的應(yīng)用，對于高斯隨機過程來說，掌握了其均值與自相關(guān)函數(shù)就等于掌握了由高斯過程所確定的任意維高斯隨機變量的概率密度函數(shù)，通過高斯過程的均值與自相關(guān)函數(shù)就有可能充分利用過程所包含的全部統(tǒng)計特性。然而對于非高斯隨機過程來說，并不具有這樣的特點。研究高于二階的高階矩，目的是為了有可能在更充分的意義上分析并利用非高斯隨機過程。由高階矩分析引出了與它直接相聯(lián)系的高階累積量與高階累積量譜(高階譜)的概念［1］。雙譜是高階譜中階數(shù)為三的一種情況，其應(yīng)用也最廣泛。本文基于水下目標輻射噪聲信號的非高斯特性，提取了漁探儀采集到的5類水下目標信號的雙譜特征，取得了令人滿意的效果。
1目標信號的雙譜特征提取方法［2］
在實際的隨機信號分析與處理中，不論是決定隨機變量或隨機過程統(tǒng)計特性的概率密度函數(shù)，也不論是各類統(tǒng)計特性，比如：自相關(guān)函數(shù)、均方差、均值、高階譜往往不能得到嚴格意義上的真值，而不得不代之以實際“真實值”存在差異的所謂“估計值”。如同譜估計被分為非參數(shù)和參數(shù)化兩大類方法一樣，雙譜估計也分為非參數(shù)化和參數(shù)化兩種［3］。下面給出非參數(shù)化雙譜估計的一種直接算法。
步驟 1 將數(shù)據(jù){X1，…，XN，}分成K段，每段M個樣本，即N=KM，并減去每段的樣本均值。
步驟 2 計算每段的DFT系數(shù)
步驟3計算
樣本間所要求的空間：N0和L1滿足M=(2L1+1)N0；
步驟4所給數(shù)據(jù)的雙譜估計值由K段的平均結(jié)果給出［4］，即
本文在湖上實驗時采用發(fā)射換能器發(fā)射的不同頻率信號代替魚群信號。在實驗數(shù)據(jù)當(dāng)中取五類發(fā)射頻率不同的信號代表五類目標，分別為A類、B類、C類、D類、E類。所用數(shù)據(jù)的采樣頻率為50kHz，信噪比不小于6dB，分析信號的樣本長度為102400點。計算雙譜時，將每個樣本劃分為100段，每段長為1024點，最后得到512×512點的雙譜幅度譜。考慮到漁探儀的硬件濾波帶寬，在特征提取時只采用信號低頻段(0
圖１五類漁探儀目標信號的雙譜三維特征圖
評論