本發明屬于信號識別技術領域，具體涉及基于斜率和幅度差值門限的強脈沖信號識別方法。

背景技術：

水下檢測系統依靠傳感器系統對目標信號進行捕捉，然后對信號進行處理，繼而發出動作指令。檢測系統在水下工作時，時常由于爆炸、撞擊等在接收傳感器模擬電路前端產生強的干擾脈沖信號，這種干擾具有聲源級很高、頻譜很寬的特點，此時時域和頻域濾波難以消除這樣的干擾信號。較強的脈沖信號使水下檢測系統正常工作難以完成，因此，快速有效的對強脈沖進行檢測與判斷是水下檢測系統正常工作的前提。

針對干擾脈沖信號具有短時間內幅度變化較大特點，以往設計采用的是在設定一定寬度時間窗內對幅值進行計算和判決，時間窗寬度的選取至關重要，如果寬度太小，幅值變化不大則會產生漏報；寬度太寬，會產生時間滯后，不滿足水下檢測系統實時性要求。因此要求在保證強脈沖信號判斷正確率的前提下，盡量提高其判定速度。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供了基于斜率和幅度差值門限的強脈沖信號識別方法，能夠實現對強脈沖信號的識別。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：基于斜率和幅度差值門限的強脈沖信號識別方法，包括如下步驟：

步驟一、通過聲傳感器獲取聲信號，并轉換成電信號送入預處理電路進行放大、濾波、檢波、采樣以及平滑處理，最終獲得平滑曲線。

步驟二、針對平滑曲線，獲取組成該曲線的各點與相鄰點之間的斜率，并計算相鄰點的斜率差值，選取與兩側相鄰采樣點的斜率之間的差值大于預設門限的點為突變點。

步驟三、以突變點與其前一相鄰采樣點之間的斜率為初始值，計算平滑曲線上突變點與其后續點的斜率和初始值之間的斜率差值，以及突變點與后續點之間的幅度差值，若設定數量的后續點與突變點的幅度差值和斜率差值均大于設定門限值，則判斷該信號為強脈沖信號。

進一步地，步驟三中，選擇多個后續點進行判斷。

進一步地，步驟一中，針對采樣獲得的采樣信號進行平滑處理，最終獲得平滑曲線，具體過程為：

s1、找出采樣信號曲線的正、負極值點：

s2、記錄曲線正、負極值點對應電壓值和時刻，對相鄰兩個正、負極值點電壓值和時刻分別求和取平均得到中值點的幅值和時刻，由中值點所構成的曲線即為平滑曲線。

進一步地，s1中正、負極值點的判定方法為：針對采樣信號曲線上連續三個時刻k-1、k、k+1采樣值分別為V_k-1、V_k、V_k+1，連續兩點求差值△V_k＝V_k+1-V_k、△V_k-1＝V_k-V_k-1。如果△V_k×△V_k-1＜0，表示k點為極值點，如果△V_k＜0，則k點為正極值點；如果△V_k＞0，則時刻k處為負極值點；如果△V_k×△V_k-1＞0，表示沒有極值點。

若時刻k處沒有極值點，則按照采樣信號曲線的時間順序取連續多采樣點，針對所取的每個采樣點均采用上述判定方法判斷否出現極值點，若連續τ個時刻對應的采樣點均沒有出現極值點，則以當前時刻j＝k+τ對應采樣點作為極值點，其采樣值為V_j，且以下一時刻j+1的采樣值為V_j+1，△V_j＝V_j+1-V_j，若△V_j＜0，則當前時刻j對應采樣點為正極值點；如果△V_j＞0，則當前時刻j對應采樣點為負極值點。

有益效果：

1、本發明采用斜率差值和幅度差值門限聯合鑒別方法，且判決過程采取多點連續判斷，不受時間窗的限制，因此能夠實現實時檢測，在保證識別成功率的基礎上，提高了系統檢測速度。該方法易于實現，可以用簡單微功耗微處理系統實現，滿足水下檢測系統長周期水下自主工作的要求。

附圖說明

圖1為曲線平滑處理示意圖；

圖2為曲線斜率差值計算示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。

實施例1、本發明公開了一種采用斜率差值門限和幅度差值門限比較，實現對強脈沖信號識別的方法。

聲傳感器將聲信號轉換成電信號送入預處理電路進行放大、濾波、檢波處理，檢測系統對檢波信號采樣后進行處理。海洋環境復雜，聲信號疊加瞬時干擾嚴重。檢測系統需要對采樣信號進行預處理，首先必須對采樣信號進行平滑處理，減小毛刺干擾對后級斜率計算的負擔。

曲線斜率差值反映了曲線的上升速度，干擾信號必然導致換能器接收端的信號曲線包絡突然升高，相鄰斜率差值變大。如果計算得到的相鄰采樣斜率差值大于設置門限則可以找到斜率突變點，標記突變點的斜率為斜率初始值，計算后續連續采樣點與突變點的斜率，若后續點斜率與初始值的斜率差值大于門限值，則斜率滿足強干擾特征。

當計算斜率差值的同時，系統在計算后續采樣值與突變點的信號幅度差，當斜率差值和幅度差值均連續多點大于設定的門限，則可識別當前信號為強脈沖干擾。

其中曲線平滑處理方法：

s1、首先找出曲線正、負極值點：正、負極值點的判定方法為：針對采樣信號曲線上連續三個時刻k-1、k、k+1采樣值分別為V_k-1、V_k、V_k+1，連續兩點求差值△V_k＝V_k+1-V_k、△V_k-1＝V_k-V_k-1。如果△V_k×△V_k-1＜0，表示k點為極值點，如果△V_k＜0，則k點為正極值點；如果△V_k＞0，則時刻k處為負極值點；如果△V_k×△V_k-1＞0，表示沒有極值點。

若時刻k處沒有極值點，則按照采樣信號曲線的時間順序取連續多采樣點，針對所取的每個采樣點均采用上述判定方法判斷否出現極值點，若連續τ個時刻對應的采樣點均沒有出現極值點，則以當前時刻j＝k+τ對應采樣點作為極值點，其采樣值為V_j，且以下一時刻j+1的采樣值為V_j+1，△V_j＝V_j+1-V_j，若△V_j＜0，則當前時刻j對應采樣點為正極值點；如果△V_j＞0，則當前時刻j對應采樣點為負極值點。

s2、記錄曲線正(負)極值點對應電壓值和時刻。

對相鄰兩個正、負極值點電壓值和時刻分別求和取平均得到新的中值點幅值和時刻，由中值點所構成的曲線即為平滑曲線。如圖1所示，圖中虛線表示平滑前的曲線，實現表示平滑處理后由中值點構成的曲線。

2)斜率突變點

對平滑處理后的檢波曲線，利用曲線斜率差值變化找到曲線斜率差值突變起始點。

假設n₀、n₁、n₂、n₃、n₄為連續的曲線中值點，根據中值點幅值及時刻信息可以分別計算連續中值點連線的斜率，分別記為s₁₀、s₂₁、s₃₁、s₄₁。如果斜率差值s₂₁-s₁₀超過設定門限，該門限依據經驗設定，則中值點n₁為斜率突變點,標記n₁為突變基點，標記s₁₀為斜率初始值，如圖2所示。計算后續采樣點與基點的斜率，如果斜率與斜率初始值的差值s₂₁-s₁₀、s₃₁-s₁₀、s₄₁-s₁₀均大于設定門限(3個或以上)，則斜率差值符合強干擾信號特征。

3)幅值比較

以突變點與其前一相鄰采樣點之間的斜率為初始值，計算平滑曲線上突變點與其后續點的斜率和初始值之間的斜率差值，以及突變點與后續點之間的幅度差值，若設定數量的后續點與突變點的幅度差值和斜率差值均大于設定門限值，則判斷該信號為強脈沖信號。

本實施例中，在系統計算找到斜率突變點后，系統計算后續采樣點(3個或以上)與突變點的幅度差值，若斜率差值和幅度差值均大于設定值，該設定值為經驗值，則可將該信號識別為干擾信號。

綜上，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。