多路水声信号抗串漏检测技术仿真

　　0 引言

　　水下多目标定位系统用来精确跟踪定位加装合作声信标的多个水下目标的运动轨迹。每个合作声信标的发射信号为正弦填充CW信号，每个同步周期有2个脉冲信号(测距、测深脉冲信号)，双脉冲间隔在30～70ms之间。系统在对多路水声信号进行检测和处理时，其水声信道输入为多个CW窄脉冲信号、高斯白噪声和鱼雷寻的噪声。CW窄脉冲信号含有丰富的频谱，在多频率多通道信号处理系统中，强信号的边带频谱将通过邻近频率通道，成为邻近通道中的尖脉冲干扰，形成 “通道串漏”，容易造成检测时产生大量的虚警。为有效克服多路水声信号通道串漏和高斯白噪声、鱼雷寻的噪声对信号检测的影响，本文系统采用FIR 宽带滤波器、Notch 滤波器组和瞬时频率方差序列等技术，对接收到的水声信号进行检测和处理。

　　1 系统多路水声信号检测处理仿真模型

　　1.1 系统水声信号处理流程

　　系统水听器接收多个CW窄脉冲信号、高斯白噪声和鱼雷寻的噪声，经FIR宽带滤波器一级前端滤波后，送Notch滤波器组实现信号的二次滤波，最后利用每个Notch滤波器的权值实时计算瞬时频率方差序列，经联合检测判决后，输出检测判决结果。

　　1.2 系统多路水声信号检测处理模型

　　根据系统水声通道组成，建立系统多路水声信号检测处理仿真模型综合框图，如图1所示。

　　其中，输入信号为多个CW脉冲信号、高斯白噪声和鱼雷寻的噪声。CW信号的填充频率为n路规定的信号频率之一，每个CW脉冲的脉宽固定，各路CW脉冲之间的间距和脉冲幅度可以设定，信号同步周期为1s，系统采样频率120kHz。宽带滤波对接收信号进行预处理。由于接收信号中可能包含填充频率为n个规定频率中的1个或多个(也包括没有信号)，宽带滤波通带必须涵盖n个可能的频率。仿真中取通带为8～32kHz。考虑到实际系统中为硬件滤波器，并且要保证线性相位，我们取阶数为40阶的FIR滤波器。

　　主处理模块是系统对多路水声信号检测处理的核心，由n路并联的Notch滤波器组和瞬时频率方差解算模块组成。主处理模块如图2所示。

　　综上所述，建立系统多路水声信号抗串漏检测处理仿真模型，模型由输入信号、宽带滤波、主处理模块和检测判决模块组成。其中输入信号和宽带滤波部分为模型的辅助部分，采用理想的信号源和宽带滤波器。主处理模块和联合判决模块部分是水声信号检测处理的核心，采用Notch滤波器组、瞬时频率方差序列实现对多路水声信号的抗串漏检测处理。

　　2 系统水声信号抗串漏检测仿真及结果分析