石鑫　常自剛

摘要：信號(hào)在受到色噪聲和白噪聲混合干擾下產(chǎn)生非穩(wěn)態(tài)突變，導(dǎo)致信號(hào)的檢測(cè)識(shí)別性能下降，需要進(jìn)行濾波降噪處理，提出一種基于格型陷波器級(jí)聯(lián)的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)自適應(yīng)濾波技術(shù)。構(gòu)建直接性陷波器，采用高階檢波技術(shù)進(jìn)行濾波器級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)，構(gòu)建二階格型陷波器，根據(jù)濾波器傳輸函數(shù)的幅度和相位響應(yīng)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)譜增強(qiáng)和噪聲抵消，實(shí)現(xiàn)多干擾成分的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)自適應(yīng)濾波改進(jìn)。仿真結(jié)果表明，采用該濾波算法構(gòu)建信號(hào)濾波器，能有效去除信號(hào)中的干擾噪聲成分，提高輸出信噪比。

關(guān)鍵詞：非穩(wěn)態(tài)信號(hào)；自適應(yīng)；濾波；信噪比

0引言

信號(hào)的產(chǎn)生來(lái)源很多，比如機(jī)械噪聲、振動(dòng)信號(hào)、聲吶信號(hào)和電磁脈沖信號(hào)等。在信號(hào)采集的過(guò)程中，由于受到采集環(huán)境和采集設(shè)備自身因素的影響，導(dǎo)致信號(hào)中摻雜了大量的噪聲，噪聲形式通常為高斯色噪聲、高斯白噪聲以及瑞利噪聲等。在各種噪聲成分影響下，導(dǎo)致信號(hào)出現(xiàn)非平穩(wěn)突變，從而產(chǎn)生跳頻和非穩(wěn)態(tài)特性。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)多干擾成分的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)的有效檢測(cè)，需要首先進(jìn)行噪聲濾波處理，研究多干擾成分的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)自適應(yīng)濾波技術(shù)，對(duì)提高信號(hào)源的定位分析和檢測(cè)能力方面具有重要意義，相關(guān)的濾波算法研究受到人們的極大重視。

信號(hào)濾波技術(shù)在雷達(dá)、聲納、通信及電子監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)方法中，常見(jiàn)的信號(hào)濾波方法主要有IIR濾波、FIR濾波、自適應(yīng)匹配濾波以及小波降噪濾波等，通過(guò)濾波算法對(duì)淹沒(méi)在背景噪聲中的線(xiàn)譜信號(hào)進(jìn)行信息增強(qiáng)和噪聲抵消處理，提高輸出信噪比。具體來(lái)說(shuō)，F(xiàn)IR濾波器是一種遞歸型的數(shù)字濾波器，并具有有限的記憶的特點(diǎn)，其缺點(diǎn)是運(yùn)算量大，信號(hào)處理的實(shí)時(shí)性不好。而IIR濾波作為自適應(yīng)線(xiàn)譜增強(qiáng)器研究十分活躍，常見(jiàn)的IIR濾波器有一階和二階兩種，該濾波器隨著階數(shù)的增大，增加了失調(diào)誤差，導(dǎo)致信號(hào)濾波性能下降。

為了克服傳統(tǒng)濾波器的弊端，本文進(jìn)行濾波降噪處理優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出一種基于格型陷波器級(jí)聯(lián)的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)自適應(yīng)濾波技術(shù)。首先構(gòu)建直接性陷波器，采用高階檢波技術(shù)進(jìn)行濾波器級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)，然后構(gòu)建二階格型陷波器，根據(jù)濾波器傳輸函數(shù)的幅度和相位響應(yīng)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)譜增強(qiáng)和噪聲抵消，實(shí)現(xiàn)多干擾成分的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)自適應(yīng)濾波改進(jìn)。最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析，得出有效性結(jié)論，展示了本文方法在提高信號(hào)濾波檢測(cè)性能方面的優(yōu)越性。

1信號(hào)模型構(gòu)建與二階格型陷波器預(yù)處理

1.1多干擾成分的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)多干擾成分的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)的濾波處理，需要首先分析信號(hào)模型，信號(hào)模型采集來(lái)自于水下聲吶信號(hào)，取某次外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的噪聲數(shù)據(jù)作為信號(hào)的干擾成分，噪聲數(shù)據(jù)中混有頻率為450 Hz的非平穩(wěn)信號(hào)，令信號(hào)分布的第一個(gè)陣元為參考陣元，波束形成后在近場(chǎng)源中信號(hào)分布的頻帶展寬記為v（t，θ），即：