Page 85 - 《应用声学》2022年第5期

第 41 卷 第 5 期 颜恒平等： 正交多相码连续波主动声呐回波检测算法设计 761

Ӝᦡ໚ฉ٨MF 0,0
s  ↼η  t↽
y ↼t↽
max{|x 0֒j(t)| }
2
Ӝᦡ໚ฉ٨MF ֒
 „ j < N
s  ↼η  t↽
ĀĀ
Ӝᦡ໚ฉ٨MF ֒N֓
LPF
ڀฉ s  ↼η N֓ t↽ ĀĀ
f ĀĀ
Ӝᦡ໚ฉ٨MF M֓֒
e -j2pf c t Ͱᤰ໚ฉ
s M֓ ↼η  t↽
y M֓ ↼t↽
max{|x M-1֒j(t)| }
2
Ӝᦡ໚ฉ٨MF M֓֒
 „ j < N
s M֓ ↼η  t↽
ĀĀ
൦ᰡC: ܳ௿ҿᤰ᥋උᣗ
Ӝᦡ໚ฉ٨MF M֓֒N֓
൦ᰡA: ᝍូ
s M֓ ↼η N֓ t↽
൦ᰡB: Ӝᦡ໚ฉ٨ጸ
图 1 多通道匹配滤波器组处理过程
Fig. 1 Processing of multi-channel matched filter banks
T 环叠加得到M 个累加信号，N 种多普勒频偏的匹配
ⴞḷ
滤波器组共产生 MN 个累加结果。对 N 个不同多
y  ↼t↽ T c ... ... t
普勒频偏的累加结果进行比较，取相关峰最大的通
y  ↼t↽ ... ... t 道作为最终累加输出，即

′
y (t) = max {z kj (t)}. (12)
...
k
06j6N−1
... ...
y M֓ ↼t↽ t
M 个子信号的非相干积累输出 y (t) 中，目标
′
k
t  t  t M֓ t M t M⇁ t M֓
依次延时 η j T c ，η j 为公式 (12) 中取最大相关峰时对
图 2 多通道匹配滤波器输出示意图 (目标速度为 0 应的时间尺度因子。总体来看，每隔时间η j T c ，就会
的情况)
有某个通道输出一次目标信息。多通道非相干积累
Fig. 2 The output of multi-channel matched fil-
过程如图3 所示。图3 中，匹配滤波器组 (步骤B) 与
ters (when the target velocity is 0)
图 2 相同，输出 MN 个信号 x ij (t)；多通道非相干积
累 (步骤 D) 输出 MN 个信号 z kj (t)；多普勒通道比
在 N 个累加结果 z 0j (t) 中，取相关峰最大的通
较(步骤C )与图2的原理相同，输入信号不同，输出
′
道作为非相干积累处理的最终结果。
为M 个信号y (t)。
′
为了提高目标检测能力同时保证目标数据 k
下面以目标速度为 0 即 η j = 1 为例，对循环
更新率，可按照上述处理方式，按 1 → · · · →
非相干积累过程进行说明。如图 4 所示，x 0 (t) ∼
M − 1 → 0，2 → · · · → M − 1 → 0 → 1，· · · ，
x M−1 (t) 分别为 M 个子信号的匹配滤波结果 (省略
M − 1 → 0 → · · · → M − 2的顺序依次对匹配滤波
了表示多普勒通道号的下标)，第一个目标峰值分别
器输出 x ij (t) 进行循环延时累加，那么第 k 路的累
出现在 t 0 、t 1 、· · · 、t M−1 处，第二个峰值分别出现在
加顺序为k → · · · → M − 1 → 0 → · · · → k − 1，累
t M 、t M−1 、· · · 、t 2M−1 处，发射波形的周期为T，所以
加结果可以表示为
单个匹配滤波器输出的峰值间隔为 T；每个子信号
M−1
∑
2
z kj (t) = |x lj (t + iη j T c )| , (11) 长度为 T c ，所以 M 个匹配滤波器输出峰值依次延
i=0 时T c ，且T = MT c 。将x 0 (t)、x 1 (t)、· · · 、x M−1 (t) 依
其中，l = (i + k) mod M，表示0 ∼ M − 1个信号依 次延时(M − 1)T c 、(M − 2)T c 、· · · 、0，然后累加生成
次延时循环累加，k 和j 分别表示积累通道序号和多 非相干积累的输出，在 t M−1 时刻出现第一个非相
普勒通道号。相同多普勒频偏的匹配滤波器输出循 干积累的峰值；将 x 1 (t)、x 2 (t)、· · · 、x M−1 (t)、x 0 (t)