[發(fā)明專利]一種載體共振接收式水中目標(biāo)檢測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110360052.6
• 申請(qǐng)日: 2011-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN102520436A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高偉;付繼偉;陳川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一○研究所
• 主分類號(hào): G01V1/00
• 分類號(hào): G01V1/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;高燕燕

1.一種載體共振接收式水中目標(biāo)檢測(cè)裝置，其特征在于，該裝置包括本發(fā)明包括接收機(jī)、信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)處理器及電源管理器；其中接收機(jī)、信號(hào)調(diào)理電路相連和信號(hào)處理器依次順序相連，電源管理器與接收機(jī)、信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)處理器分別相連；

所述電源管理器用于為該裝置提供穩(wěn)壓電源；

所述接收機(jī)包括一對(duì)用以接收載體受迫振動(dòng)信號(hào)的加速度計(jì)，以對(duì)向粘連的方式對(duì)稱于載體軸線安裝在載體的主殼體內(nèi)壁上，輸出兩路載體受迫振動(dòng)信號(hào)給信號(hào)調(diào)理電路；

所述信號(hào)調(diào)理電路，將接收到的兩路載體受迫振動(dòng)信號(hào)疊加后進(jìn)行放大并濾除高頻噪聲的處理，輸出處理后的載體受迫振動(dòng)信號(hào)s(t)給信號(hào)處理器；

所述信號(hào)處理器對(duì)信號(hào)調(diào)理電路處理后的載體受迫振動(dòng)信號(hào)s(t)進(jìn)行解算，解算出目標(biāo)的速度、正橫距離和正橫時(shí)刻；

解算的具體方法如下：

步驟一：將信號(hào)調(diào)理電路處理后的載體受迫振動(dòng)信號(hào)s(t)，采用快速傅立葉變換(FFT)變換到頻域；

步驟二：通過二分法作頻域共振譜峰的選擇，得到共振譜峰值P(f)及其對(duì)應(yīng)頻率f_P，利用f_P求出共振譜峰值對(duì)應(yīng)的頻率方差當(dāng)滿足條件且P(f)＞β時(shí)，作出“檢測(cè)到有目標(biāo)出現(xiàn)”的判決，接步驟三；反之則返回步驟一直到判決為有目標(biāo)出現(xiàn)為止；其中，α和β分別是預(yù)置的固定門限；

步驟三：針對(duì)當(dāng)前時(shí)刻t之前的設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的載體受迫振動(dòng)信號(hào)s(t)，采用短時(shí)傅立葉變換方法，滑動(dòng)估計(jì)共振譜峰值的瞬時(shí)頻率，每個(gè)滑動(dòng)時(shí)間間隔輸出一個(gè)結(jié)果，最后得到一組實(shí)測(cè)的共振譜峰的瞬時(shí)頻率的序列

步驟四：將預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)速度、正橫距離和正橫時(shí)刻的取值范圍所構(gòu)成的參數(shù)先驗(yàn)空間，等間隔地劃分成多個(gè)網(wǎng)格，然后以式(1)為代價(jià)函數(shù)，把每個(gè)網(wǎng)格所對(duì)應(yīng)的一組參數(shù)(v₀、R₀、t₀)分別代入式(1)計(jì)算相應(yīng)的代價(jià)函數(shù)值Φ(R₀，v₀，t₀)：

Φ(R0,v0,t0)=]]>

E<{[1+v02(t-t0)cR02+v02(t-t0)2]f^(t)-E<[1+v02(t-t0)cR02+v02(t-t0)2]f^(t)>}2>---(1)]]>

v₀、R₀、t₀分別對(duì)應(yīng)每個(gè)網(wǎng)格的目標(biāo)速度、正橫距離和正橫時(shí)刻；c為該裝置所在介質(zhì)中的聲速；E〈〉表示將序列中的每一個(gè)元素代入〈〉內(nèi)計(jì)算得到一系列計(jì)算結(jié)果，然后對(duì)計(jì)算結(jié)果求平均；

步驟五：比較各網(wǎng)格所對(duì)應(yīng)的代價(jià)函數(shù)值，取最小值對(duì)應(yīng)的一組參數(shù)作為當(dāng)前時(shí)刻t的估計(jì)結(jié)果；

步驟六：返回步驟三，估計(jì)新時(shí)刻的共振譜峰所對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)頻率，采用該新時(shí)刻的共振譜峰的瞬時(shí)頻率替換共振譜峰頻率序列中最早時(shí)刻的共振譜峰的瞬時(shí)頻率，并針對(duì)更新后的重復(fù)步驟四至五計(jì)算得到新時(shí)刻的參數(shù)估計(jì)結(jié)果，在循環(huán)執(zhí)行步驟三至步驟五的同時(shí)，裝置一直在執(zhí)行步驟二中判決是否有目標(biāo)出現(xiàn)的步驟，并在作出“無目標(biāo)出現(xiàn)”的判決時(shí)，退出步驟三～步驟五的循環(huán)。