一种优化的轴叶频提取方法

叶思懋 杨柳 尚金涛

（声纳技术重点实验室 第七一五研究所，杭州，310023）

利用舰船螺旋桨噪声调制原理，从DEMON 谱中提取轴叶频特征是水声目标识别的一种重要途径。舰船螺旋桨转动时，其轴频和叶频会对周围的连续谱噪声进行调制[1]，使得目标辐射噪声的包络呈现周期性的起伏。对目标辐射噪声进行DEMON分析可得其调制谱，调制谱包括连续谱和线谱，线谱蕴含了螺旋桨轴频与桨叶数信息，螺旋桨调制产生的线谱频率满足如下关系[2]：

式中，s是螺旋桨轴频，m是谐波次数，fm是线谱频率。另外，调制谱中线谱还具有其他的特点[3]：谐波簇中具有分组对应关系；各谐波线谱宽度具有差异；各谐波线谱强度具有一定的规律。

DEMON 分析的过程一般包括分频带滤波、检波、低通滤波和降采样、频谱估计、线谱提取、轴叶频自动提取等。对于轴叶频自动提取问题，文献[4]提出DEMON 谱融合的方法，为轴叶频提取提供更好的基础；文献[5]提出了轴频提取的最大似然估计法；文献[3,6]介绍了倍频提取法；文献[7]综合应用了最大公约数法和余数门限法。这几种方法主要依靠式（1）的谐波关系进行轴叶频提取。另外，文献[8]介绍了基于模板匹配的轴叶频提取方法；文献[9]在此基础上应用了深度神经网络，提高了正确率。后两种方法的优点是能充分利用线谱的特征信息，缺点是依赖于样本库的建立，特别是深度神经网络的训练需要较大的样本量，而敌方目标的样本常常较难获得。

倍频提取法的原理清晰简明，可靠性高，是声呐系统中广泛应用的一种方法，而该方法中轴频假设值的选取对提取性能有很大的影响，目前尚未有文献对其进行理论分析，凭经验选取轴频假设值难以保证算法提取的效果。……