基于渔探仪的目标双谱特征提取
在水声信号分析与处理领域中相关函数及相应的功率谱得到了广泛的应用，对于高斯随机过程来说，掌握了其均值与自相关函数就等于掌握了由高斯过程所确定的任意维高斯随机变量的概率密度函数，通过高斯过程的均值与自相关函数就有可能充分利用过程所包含的全部统计特性。然而对于非高斯随机过程来说，并不具有这样的特点。研究高于二阶的高阶矩，目的是为了有可能在更充分的意义上分析并利用非高斯随机过程。由高阶矩分析引出了与它直接相联系的高阶累积量与高阶累积量谱(高阶谱)的概念［1］。双谱是高阶谱中阶数为三的一种情况，其应用也最广泛。本文基于水下目标辐射噪声信号的非高斯特性，提取了渔探仪采集到的5类水下目标信号的双谱特征，取得了令人满意的效果。
1目标信号的双谱特征提取方法［2］
在实际的随机信号分析与处理中，不论是决定随机变量或随机过程统计特性的概率密度函数，也不论是各类统计特性，比如：自相关函数、均方差、均值、高阶谱往往不能得到严格意义上的真值，而不得不代之以实际“真实值”存在差异的所谓“估计值”。如同谱估计被分为非参数和参数化两大类方法一样，双谱估计也分为非参数化和参数化两种［3］。下面给出非参数化双谱估计的一种直接算法。
步骤 1 将数据{X1，…，XN，}分成K段，每段M个样本，即N=KM，并减去每段的样本均值。
步骤 2 计算每段的DFT系数
步骤3计算
样本间所要求的空间：N0和L1满足M=(2L1+1)N0；
步骤4所给数据的双谱估计值由K段的平均结果给出［4］，即
本文在湖上实验时采用发射换能器发射的不同频率信号代替鱼群信号。在实验数据当中取五类发射频率不同的信号代表五类目标，分别为A类、B类、C类、D类、E类。所用数据的采样频率为50kHz，信噪比不小于6dB，分析信号的样本长度为102400点。计算双谱时，将每个样本划分为100段，每段长为1024点，最后得到512×512点的双谱幅度谱。考虑到渔探仪的硬件滤波带宽，在特征提取时只采用信号低频段(0
图１五类渔探仪目标信号的双谱三维特征图
评论