[發明專利]一種次聲源的定向定速方法及系統

有效

• 申請號: 201310021290.3
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103941224A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 馮浩楠;楊亦春;滕鵬曉;呂君
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01S3/86
• 分類號: G01S3/86;G01S3/82;G01S11/14
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

技術領域

本發明涉及聲學測量領域，具體地說，本發明涉及一種次聲源的定向定速方法及系統。

背景技術

利用次聲傳感器網絡確定次聲源的方法是通過布設次聲傳感器網絡接收采集次聲信息，利用網絡內的傳感器之間的時延，使用時延計算的方法對源頭進行定向計算。但是，在傳統的定源方法中，次聲傳感器測量儀器和數字化網絡傳輸采集儀器自噪聲會對計算的時延量產生偏差；同時由于布設傳感器監測陣的隨機性，網絡周邊環境的次聲源產生的次聲會對目標定向產生很大的隨機干擾；因此在實際測量中，上述原因會對次聲監測網絡的定向和定速計算結果產生很大的干擾，有時甚至無法發現真正的目標次聲源。

發明內容

本發明的目在于，提供一種次聲統計定向方法，通過這種方法可以準確的確定次聲源來波方向，排除測量和采集儀器的自噪聲產生的干擾和監測網絡環境其他次聲源產生的隨機干擾，實現目標增強的作用，為實際確定次聲源方位提供依據。

為實現上述目的，本發明提供了一種次聲源的定向定速方法，該方法基于設置于待測目標次聲源附近的次聲監測網絡子系統敏感到的次聲源信息，所述方法包含：

步驟101）采用統計分析的方法，基于敏感到的次聲源信息通過正態分布模型求解出有效時延范圍，即依據時延和的均值剔除所有時延量中的野值進而選取出有效的時延量，；

步驟102）基于有效時延量，利用時延算法對次聲源進行定向和定速處理，得到每個子監測網絡對待測次聲源的定向和定速處理結果。

上述方法還包含：

步驟103）對每個子監測網絡獲得的定向處理結果采用統計綜合的方法排除干擾次聲波源，完成對待測目標次聲源的優化定向。

上述步驟101）進一步包含：

步驟101-1）用于獲得每個子監測網絡中的布設的所有次聲傳感器對的時延值的步驟，具體為：

將第m個子監測網絡中的J個次聲傳感器分別編號為：傳感器1、傳感器2……傳感器“J-1”至傳感器J，并依據編號將次聲傳感器劃分為若干對得到次聲傳感器對，所述次聲傳感器對具體為：第1次聲傳感器對依次包含傳感器1和傳感器2，第2次聲傳感器對依次包含傳感器2和傳感器3，依次類推，第“L-1”次聲傳感器對依次包含傳感器“J-1”和傳感器J，第L次聲傳感器對依次包含傳感器J和傳感器1；

將J個次聲傳感器采集的所有次聲數據S_m化分段成N段，每一段表示為S_mn，并計算第m個子監測網絡的所有次聲傳感器對的時延值τ_mn1，得到初始時延值集合，且所述時延值τ_mn1均為次聲波順序到達每對次聲傳感器對中包含的各次聲傳感器的時刻的差值；

其中，m為任意一個子監測網絡的編號，其取值的最大值為在待測次聲源目標附近布置的子監測網絡的總個數，n＝1,2,...,N且l為次聲傳感器采集數據劃分成數據段的起始編號，其取值的最大值為次聲傳感器采集數據劃分數據段的總個數，l＝1,2,..,L且1為子網中的傳感器對起始編號，其取值的最大值為子網中傳感器對編號的總個數；

步驟101-2）對于每個子監測網絡，用于通過計算所有時延值和的均值確定時延值的有效范圍，并從初始時延值集合中剔除時延量中的野值的步驟，具體為：

步驟101-2-1）計算第m個子監測網絡中的次聲傳感器對的時延值的和；

步驟101-2-2）對求得的和值進行統計分析求出時延值和的正態分布均值μ_mn，并根據次聲傳感器的工作采樣率f選取門限值“δ＝1/f”；

步驟101-2-3）將初始時延值集合中在“μ_mn±δ”范圍之外的時延值剔除，得到有效的時延值集合。

上述步驟102）進一步包含：

步驟102-1）建立每個子監測網絡的坐標系，具體步驟為：

將每個子監測網絡的次聲傳感器組成的幾何形狀的中心作為坐標系原點，橫坐標指向正東，縱坐標指向正北；

步驟102-2）根據時延定向理論，由剔除野值后的有效時延量集合計算得到次聲波到達第m個子監測網絡的次聲波來波方向角度信息θ_mn和速度信息v_mn，具體計算公式為：