劉亞雷　林海燁　孟春寧

摘要：對(duì)于海上聲信號(hào)的分析中，為消除海上復(fù)雜環(huán)境中對(duì)聲信號(hào)有用成分干擾的噪聲，提出基于小波變換的聲信號(hào)去噪法。利用madab軟件對(duì)給定的聲信號(hào)進(jìn)行傳統(tǒng)濾波去噪與小波變換去噪兩種形式的試驗(yàn)去噪，并將結(jié)果進(jìn)行多方面對(duì)比。經(jīng)過試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了小波變換在海上聲信號(hào)去噪中的有效性。

關(guān)鍵詞：海上聲信號(hào)；小波變換；去噪

1概述

當(dāng)前聲信號(hào)分析技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，包括救生、生物、地震、軍事等領(lǐng)域都在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)。海上環(huán)境惡劣，噪聲種類多且形式復(fù)雜，給聲信號(hào)分析帶來了更大的難度。在海上聲信號(hào)分析中，如何去掉給分析帶來干擾的噪聲并盡可能地保留信號(hào)中的有用成分，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，同時(shí)也是難點(diǎn)。所以一種合理有效的去噪方法是目前各領(lǐng)域所需要的，但傳統(tǒng)去噪方法會(huì)使去噪后信號(hào)熵增大，無法描述信號(hào)的非平穩(wěn)特性，并且無法得到信號(hào)的相關(guān)陛，而基于小波變換的聲信號(hào)去噪方法可以解決傳統(tǒng)方法的不足，尤為適合復(fù)雜噪聲的去噪。傳統(tǒng)的信號(hào)處理方法可以歸納為三個(gè)方面：1）時(shí)間域觀測信號(hào)預(yù)處理技術(shù)，即為采用時(shí)域?yàn)V波技術(shù)來抑制噪聲信號(hào)的干擾，提高觀測信號(hào)的信噪比。如傳統(tǒng)的時(shí)域差分法；該類型處理方法對(duì)系統(tǒng)計(jì)算量處理和存儲(chǔ)能力要求高，主要應(yīng)用于平穩(wěn)環(huán)境背景噪聲進(jìn)行抑制，而對(duì)多種噪聲源信號(hào)的抑制效果不明顯。2）變換域觀測信號(hào)預(yù)處理技術(shù)，即首先對(duì)信號(hào)進(jìn)行變換，將目標(biāo)信號(hào)和環(huán)境背景噪聲的空間域分布特征映射至變換域后，再進(jìn)行處理，最后將處理結(jié)果通過反變換映射到空間域。頻域處理技術(shù)（Fourier變換）是最為典型的變換域預(yù)處理技術(shù)；在變換域預(yù)處理中，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行正逆變換，基于目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)，一般計(jì)算量較大，難于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理。3）空間域觀測信號(hào)預(yù)處理技術(shù)，如中值濾波算法，計(jì)算量小，易于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，但其受制于背景噪聲的統(tǒng)計(jì)分布特征。隨著信息融合理論的發(fā)展，相關(guān)研究人員提出了單層傳聲器陣列信號(hào)空間重采樣的聲波分離方法、小波多尺度信息融合濾波算法、分布式粒子濾波算法、離散Kalman濾波算法、統(tǒng)計(jì)隨機(jī)量處理方法等。其中小波多尺度分析通過不同的尺度因子，將觀測信息進(jìn)行劃分，對(duì)于戰(zhàn)場窄帶信號(hào)來說，具有較高的分辨率。本文基于小波變換的聲信號(hào)去噪法，對(duì)給定的聲信號(hào)進(jìn)行傳統(tǒng)濾波去噪與小波變換去噪兩種形式的試驗(yàn)去噪，并將結(jié)果進(jìn)行多方面對(duì)比。經(jīng)過試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了小波變換在海上聲信號(hào)去噪中的有效性。