[發明專利]一種船舶吃水深度測量中自適應船體檢測方法及系統

有效

• 申請號: 201610021048.X
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105644730B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 閆路;許楓;劉佳;溫濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: B63B39/12
• 分類號: B63B39/12;G01S7/539
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;楊青

1.一種船舶吃水深度測量中自適應船體檢測方法，所述方法包含：

步驟101)對陣元回波數據進行近場聚焦波束形成處理，形成多個平行波束；

步驟102)采用能量收斂區間檢測方法計算每個波束的能量收斂區間，估計出波束的起始門和終止門；

步驟103)根據估計的波束的起始門和終止門并采用幅度時間加權算法，估算出每個波束中船體回波的到達時間；

步驟104)根據動態門限檢測，計算出船舶的吃水深度，并且對船型進行建模。

2.根據權利要求1所述的船舶吃水深度測量中自適應船體檢測方法，其特征在于，所述步驟102)進一步包含：

步驟102-1)假設每個波束數據的時間序列長度均為W_T，幅度值記為A(t)，船體的散射回波信號為D_w，發射信號脈寬為τ；

將每個波束數據長度W_T分為K個子窗，每個子窗的寬度W_d＝W_T/K，各個子窗的能量E_i通過積分可表示為:

其中，t_i為第i個子窗的起始時刻；

將上述所有子窗的能量進行前后相鄰兩個合并，得到“K-1”個相互重疊的新子窗，且每個新子窗的能量分別為：

從所有新子窗中，搜索出能量最大值對應的子窗則能量中心收斂區間位于新子窗內，且新的時間窗長度為

步驟102-2)對計算得到的新子窗長度選擇相應的操作，如果則更新并重復上述操作進行迭代；直到判斷若則令并再執行一次步驟102-1)的操作，迭代結束，進而確定能量收斂區間的起始門W_start和終止門W_end，并轉化為時間起始門T_start和終止門T_end。

3.根據權利要求2所述的船舶吃水深度測量中自適應船體檢測方法，其特征在于，展寬后的回波信號寬度D_w＝2τ。

4.根據權利要求2所述的船舶吃水深度測量中自適應船體檢測方法，其特征在于，所述子窗個數為4。

5.根據權利要求2、3或4所述的船舶吃水深度測量中自適應船體檢測方法，其特征在于，所述步驟103)進一步包含：

步驟103-1)求時間起始門T_start和終止門T_end之內的波束數據的幅度的平均值進而得到本時間窗的門限值，并進行動態門限檢測，即：對于此時間窗內的波束數據，保留大于門限的數據，剔除小于門限的數據；

步驟103-2)步驟103-1)保留的數據序列包含位于起始門和終止門之間且幅度在相應門限之上的數據序列，根據保留的數據序列估算此波束中船體目標散射回波的到達時間t_c：

其中，N為步驟103-1)中保留的數據序列的個數，A_i和t_i分別表示為步驟103-1)保留的數據序列中的第i個數據的幅度和對應的時刻；

步驟103-3)根據每個平行接收波束得到每個波束中船體散射回波的到達時間，且根據步驟103-1)能得到每個波束數據的動態門限；對每幀數據中的所有的平行波束動態門限的幅值累加求平均值得到門限Th；對每幀數據中的多個平行波束進行處理，步驟103-1)計算出的每個波束的門限值若大于門限Th，則認為此波束中有船體，且可得到步驟103-2)中得到的船體的到達時間t_c，否則認為無船體。

6.一種船舶吃水深度測量中自適應船體檢測系統，其特征在于，所述系統包含：

平行波束生成模塊，用于對陣元回波數據進行近場聚焦波束形成處理，形成多個平行波束；

波束起始門和終止門估算模塊，用于采用能量收斂區間檢測方法計算每個波束的能量收斂區間，估計出波束的起始門和終止門；

第一處理模塊，用于采用幅度時間加權算法，估算出所有波束中船體回波的到達時間；和

第二處理模塊，用于根據動態門限檢測，計算出船舶的吃水深度，并且能對船型進行建模。