一种用于低空目标声探测系统的风噪抑制方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实发明涉及低空目标检测技术领域，尤其涉及一种用于低空目标声探测系统的 风噪抑制方法和装置。
【背景技术】
[0002] 低空目标声探测系统是利用目标辐射的噪声对低空飞行目标如直升机、无人机等 进行探测预警，弥补雷达、光电盲区的一种探测系统。对于低空目标远距离探测而言，目标 声信号经远距离传播到达低空目标声探测系统的传声器时已经比较微弱，而且低空目标声 探测系统在野外执行探测任务时不可避免地会受到风噪声的干扰，严重降低其采集目标声 信号信噪比，影响系统探测性能。
[0003] 目前声探测系统主要通过给传声器佩戴多孔聚合物防风罩来对抗风噪声。这种防 风罩的特点是越致密越厚，其防风效果越好，但透声性能会下降，因此不利于微弱目标声信 号的拾取。要达到比较好的透声效果，要么采用较为稀松的材料，要么采用较薄的致密材 料，但这都会导致防风效果变差。
[0004] 并且，由于对于低空目标远距离探测而言，目标声信号经远距离传播到达传声器 时已经比较微弱，因此考虑信号拾取效果不能采用太厚、太致密的防风罩。所以现有系统主 要采用不太致密的多孔聚合物防风罩来抑制比较弱的风噪声，对强风噪的抑制效果较差。 由此带来的问题是现有的低空目标声探测系统在有风的情况下探测性能较差。
[0005] 可见，在保证信号提取效果的基础上，现有低空目标声探测系统在有风的情况下 无法有效抑制风噪声，探测性能较差。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种用于低空目标声探测系统的风噪抑制方法和装置，以解 决上述问题。
[0007] 所述用于低空目标声探测系统的风噪抑制方法，包括：
[0008] 采用低空目标声探测系统的传声器阵列采集目标辐射声信号；
[0009] 根据所述目标辐射声信号对目标进行检测；
[0010] 根据所述目标辐射声信号对所述风噪声进行估计；
[0011] 根据风噪声估计结果和目标检测结果对所述目标辐射声信号中的风噪声进行抑 制。
[0012] 本发明还公开了一种用于低空目标声探测系统的风噪抑制装置，该装置包括：
[0013] 目标检测模块，所述目标检测模块与低空目标声探测系统相连，用于接收低空目 标声探测系统的传声器阵列采集的目标辐射声信号，并根据所述目标辐射声信号对目标进 行检测；
[0014] 风噪声估计模块，所述风噪声估计模块与低空目标声探测系统相连，用于接收低 空目标声探测系统的传声器阵列采集的目标辐射声信号，并对所述风噪声进行估计；
[0015] 风噪声抑制模块，所述风噪声抑制模块分别与所述目标检测模块和风噪声估计模 块相连，用于接收目标检测结果和风噪声估计结果，并根据风噪声估计结果和目标检测结 果对所述目标辐射声信号中的风噪声进行抑制。
[0016] 本发明所提供的用于低空目标声探测系统的风噪抑制方法和装置通过对目标进 行多通道互相关性检测，并对目标进行单通道时域累积自相关检测，基于低空目标的声谱 特性和风噪声的声谱特性差异来检测识别目标信号，以上述结果对所述目标辐射声信号中 的风噪声进行抑制。因此，本发明所公开低空目标声探测系统的风噪抑制方法和装置可以 有效抑制低空目标声探测系统采集信号的风噪声，提高其目标信号信噪比，进而提升装备 探测性能。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。
[0018] 图1为本发明提供的一种用于低空目标声探测系统的风噪抑制方法示意图；
[0019] 图2为本发明提供的一种用于低空目标声探测系统的风噪抑制装置示意图。
【具体实施方式】
[0020] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021] 本发明实施例公开了一种用于低空目标声探测系统的风噪抑制方法，如图1所 示，该方法包括：
[0022] 采用低空目标声探测系统的传声器阵列采集目标辐射声信号；
[0023] 根据所述目标辐射声信号对目标进行多通道互相关性检测和单通道时域累积自 相关检测，并对多通道互相关性检测结果和单通道时域累积自相关检测结果进行融合，获 得目标检测结果；
[0024] 根据所述目标辐射声信号对所述风噪声进行估计，获得风噪声估计结果；
[0025] 根据所述风噪声估计结果和目标检测结果对所述目标辐射声信号进行滤波。
[0026] 本发明所提供的低空目标声探测系统的风噪抑制方法通过对目标进行多通道互 相关性检测，并对目标进行单通道时域累积自相关检测，基于低空目标的声谱特性和风噪 声的声谱特性差异来检测识别目标信号，以上述结果对所述目标辐射声信号中的风噪声进 行抑制。可以有效抑制低空目标声探测系统采集信号的风噪声，提高其目标信号信噪比，进 而提升装备探测性能。
[0027]由于低空目标声探测系统采用传声器阵列采集目标辐射声信号，各个阵元采集到 的目标经过延时补偿后有较强的相关性，而风噪声在不同通道之间基本没有相关性，根据 所述特性对风噪声和低空目标声音进行检测，对于第i个阵元，首先选取离此阵元最近的 第j阵元（目标相关性最强），对这两个通道信号进行延时补偿。则对目标进行多通道互相 关性检测的过程，包括：
[0028]对于所述传声器阵列中第i阵元的通道信号和离所述第i阵元最近的第j阵元的 通道信号进行延时补偿：
[0029]
[0030] 其中，t为信号时间坐标，xjt)为第i阵元的通道信号，Xj(t-τ)第j阵元的 通道信号，τ为延时时间，r(Xi(t)，x_j(t-τ))为Xi(t)和xjt-τ)的时域相关系数，而 「^+,(〇，.#-'0则表示『〇^(〇，\(卜〇)取最大值时1对应的值。
[0031]对延时补偿后的信号分频点计算Xl (t)和X] (t_τ)的频域相关系数_/?ΛΛU，/):
[0032]
[0033] 其中，k为频点，1为帧数，4Λ-_ (Α_,/)为Xl (t)的自功率谱、Α?/)为Xj(t-τ)的 自功率谱，在&|,/)为\(〇、\(卜〇的互功率谱，乂1为11(〇的短时傅立叶变换，父。为 X] (t_τ)的短时傅立叶变换，此处为方便公式撰写，省去了 &和X,中的k和1。
[0034]如果A、.不小于第一阈值Θi，则判断当前频段信号为目标信号，否则判断没 有目标信号，多通道互相关性目标信号判定标志为fi(k，1):
[0035]
[0036] 另外，低空飞行目标辐射噪声一般具有谐频线谱特性，针对线谱检测和提取已经 有许多方法，如基于倒谱的方法、基于频域结构的方法。本实施例基于目标噪声线谱的持续 特性，提出一种单通道时域累积自相关检测方法，可以更有效检测谐频线谱结构，进而检测 区分出目标信号和风噪声信号。
[0037] 由于目标距离传声器阵列较远，其多普勒频移可以忽略不计，因此其声信号基频 和谐频频率短时间内基本不变，因此通过计算传声器采集信号一段时间的累积自相关，如 果是目标信号，会表现出较强的相关性，如果是风噪声，相关性会较弱。
[0038] 因此，对目标进行单通道时域累积自相关检测的过程，包括：
[0039] 计算第i阵元的通道信号短时傅立叶变换Xjkj)的时域累积自相关系数 R.ikj):
[0040]
，其中，k为频点，1为帧数，η为延时帧数， Xjk，1+η)为第1+η帧、第k个频点的短时傅里叶变换，lUXjk，lhXjk，1+η))为Xjk，1)、XjkJ+n)的频域相关系数。
[0041]如果不小于第二阈值Θ2，则判断当前频段信号为目标信号，否则判断没 有目标信号，单通道时域累积自相关目标信号判定标志为f2 (k，1):
[0042]
[0043] 可见，本发明所提供的低空目标声探测系统的风噪抑制方法基于低空目标的声谱 特性和风噪声的声谱特性差异来检测识别目标信号。
[0044] 进一步的，对多通道互相关性检测结果和单通道时域累积自相关检测结果进行融 合，融合后的目标信号判定总标志fta_t(k，1)为：
[0045]
[0046] 其中，k为频点，1为帧数，fta_(k，1)为目标信号判定总标志，A(k, 1)为多通道 互相关性目标信号判定标志，f2(k，l)为单通道时域累积自相关目标信号判定标志。可见， 融合后的目标信号判定总标志fta_t(k，1)也是基于低空目标的声谱特性和风噪声的声谱 特性差异得到的。
[0047] 所述根据所述目标辐射声信号对所述风噪声进行估计的过程，包括：
[0048]米用最小值控制递归平均（MinimaControlledRecursiveAveraging，MCRA)算 法估计平稳态噪声PN(k，1);
[0049] 检测信号功率谱能量强弱：
[0050]