信号处理

作者：陈旭晖, 吴永清, 吴敏, 郝程鹏

关键词：微多普勒效应, 主动声呐, 瞬时频率, 短脉冲信号, 多帧联合, 决策导向

螺旋桨转动所产生的微多普勒频移不仅高于目标平动的多普勒频移，还蕴含了其尺寸和转速信息，是水下目标探测与识别的重要特征之一。然而，水下螺旋桨瞬时频率的估计受交错点、线目标频谱和噪声影响而存在众多外点，严重影响后续的目标特征提取。为了解决这一问题，本文首先建立水下螺旋桨目标的短脉冲点-线混合模型，进而提出一种稳健的多帧联合估计方法。该方法通过决策导向方法筛除各瞬时频率估计上包络中偏差较大的样本，继而利用其稀疏性重构对应时刻的瞬时频率，最后基于各分量准确的时频脊路径完成目标特征提取。仿真和实测数据验证所提算法具有良好的稳健性和准确性。仿真实验中，所提算法在输入信噪比4 dB以上的范围内最大频移幅值和转动频率的相对误差分别低于5%、2%，随着转速的提升这个有效范围扩展到-2 dB，并且能够完成桨叶数为2~5片条件下的特征提取。相较于同样基于瞬时频率的JMDFE算法仅能在6 dB以上，和桨叶数为2片条件下得到25%、4%左右的相对误差，所提算法的适用范围更广，准确性更高。在实测实验中，两个转动分量幅值估计的相对误差分别为3.60%和3.97%，而转动频率估计的相对误差均为0.79%。

来源： 2026年第4期

《信号处理》期刊编辑部

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