强海水混响背景下水中兵器攻击目标检测研究

摘 要：水中兵器在对舰船目标攻击过程中受到海水混响杂波的影响，导致目标检测性能下降。传统方法采用时频分析方法进行目标检测，在信混比较低的情况下受到的干扰较强，导致虚警概率较高。提出一种舰船目标回波盲源分离的强海水混响背景下的水中兵器攻击目标检测算法。首先构建强海水混响干扰下的舰船目标回波模型，对舰船目标回波模型进行自相关匹配滤波，提取回波信号的高阶谱特征，实现目标信号的盲源分离，达到目标检测的目的。仿真结果表明，采用该算法进行目标检测，准确检测概率较高，降低了虚警概率，提高了水中兵器对目标的准确打击能力。

关键词：海水混响；水中兵器；目标检测；盲源分离

中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：2095-2163（2016）02-

Detection of weapon attack target in background of strong sea water reverberation

ZHAO Wei

（No. 91640 Troops of PLA， Zhanjiang 524064， China）

Abstract： Underwater weapon in ship target attack process is affected by water reverberation clutter effects， resulting in target detection performance degradation， using the traditional method of frequency analysis method for target detection， in the letter mix relatively low under strong interference， resulting in a higher false alarm probability. A target detection algorithm for underwater weapon in the background of strong sea water reverberation is proposed. Strong sea reverberation interference for ship target echo model is first constructed， of ship target echo model of self correlation matched filtering， extracting echo signal of high order spectral characteristics， to achieve target signal blind source separation， to achieve the purpose of target detection. The simulation results show that the proposed algorithm is used for target detection， accurate detection probability is higher， and the false alarm probability is reduced.

Key words： sea water reverberation； underwater weapon； target detection； blind source separation

0 引言

水中兵器包括了鱼雷、水雷等，水中兵器通过水下爆炸，利用海水的冲击波，实现对目标的致命性打击和摧毁，水中兵器作为一种杀伤力较强的武器，在历来一战、二战以及马岛海战等战役中都表现出了较好的应用价值。水中兵器对目标攻击的主要技术是进行目标的检测和识别，通过对目标舰船辐射的噪声或者主动发射声脉冲信号接收目标舰船的反射回波，实现目标检测识别。研究水中兵器攻击目标的检测技术，在提高水中兵器的攻击效能方面具有重要意义，相关的算法研究受到人们的极大重视[1]。

水中兵器在进行目标攻击过程中，受到海洋背景噪声的干扰较大，海洋的海水混响是影响水中兵器检测目标性能的最大障碍，在强海水混响背景下，水中兵器对目标检测的性能受到极大的限制[2]。对此，相关的文献进行了检测算法的研究设计，取得了一定的成果，其中，文献[3]提出一种基于分数阶Fourier变换和高阶累积量特征提取的目标检测算法，利用分数阶Fourier变换的解除时频耦合和抑制噪声的特性，进行海水混响抑制，一定程度上提高了检测性能，但是该算法存在计算开销过大，实时性不好的问题。文献[4]提出一种基于时频特征分析的水下目标检测算法，并应用在鱼雷对舰船的目标检测中，该算法通过对目标回波信号的时频分析，进行特征提取实现目标识别，提高准确检测概率，但是该算法在干扰较大的情况下，对目标回波的提纯性能不好，影响检测性能[5-7]。

针对上述问题，本文提出一种基于舰船目标回波盲源分离的强海水混响背景下的水中兵器攻击目标检测算法。首先构建强海水混响干扰下的舰船目标回波模型，对舰船目标回波模型进行自相关匹配滤波，提取回波信号的高阶谱特征，实现目标信号的盲源分离，达到目标检测算法改进的目的。最后通过仿真实验进行了性能验证，展示了本文算法的优越性能。

4 结束语

水中兵器对目标攻击的主要技术是进行目标的检测和识别，通过对目标舰船辐射的噪声或者主动发射声脉冲信号接收目标舰船的反射回波，实现目标检测识别。本文提出一种基于舰船目标回波盲源分离的强海水混响背景下的水中兵器攻击目标检测算法。首先构建强海水混响干扰下的舰船目标回波模型，对舰船目标回波模型进行自相关匹配滤波，提取回波信号的高阶谱特征，实现目标信号的盲源分离，实现水中兵器攻击目标检测。研究表明，采用本文方法进行目标检测，由于对目标信号进行盲源分离，提高了谱图在海水混响中的分辨率，从而提高了准确检测概率，展示了较好的应用价值。

参考文献

[1] 赵威. 基于鱼雷自导的舰船尾流回波模型建立方法[J].舰船电子工程.2013，33（4）：81-83.

[2] 陆兴华，陈平华.基于定量递归联合熵特征重构的缓冲区流量预测算法[J].计算机科学，2015，42（4）：68-71.

[3] 胡光波，何席兵，甘新年.基于分数阶Fourier变化累积量的目标检测算法[J].鱼雷技术，2011，19（5）： 344-348.

[4] 郭静波， 谭博，蔡雄. 基于反相双峰指数模型的微弱瞬态极低频信号的估计与检测[J]. 仪器仪表学报，2015，36（8）：1682-1691.

[5] 刘昊晨，梁红.线性调频信号参数估计和仿真研究[J].计算机仿真，2011，10（14）： 157-159.

[6] 刘家亮，王海燕，姜喆，等.垂直线列阵结构对PTRM阵处理空间增益的影响[J].鱼雷技术，2010，18（4）： 263-267.

[7] 韩慧鹏，梁红，胡旭娟.自适应IIR陷波器在信号检测中的应用[J].弹箭与制导学报，2008，28（2）： 315-317.

[8] 李春龙，刘莹.一种高斯色噪声混响背景的宽带信号检测算法[J].科学技术与工程，2011，11（3）： 480-483.

[9] 徐骞，梁红，胡光波.基于二阶统计量的近场源四维参数联合估计[J].计算机工程与应用，2011，47（23）： 137-140.

[10] ELDEMERDASH Y A， DOBRE O A， LIAO B J. Blind identification of SM and Alamouti STBC-OFDM signals[J]. IEEE Transactions on Wireless Communications， 2015， 14（2）： 972-982.