[發(fā)明專利]一種艦船輻射噪聲檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611192294.8
• 申請(qǐng)日: 2016-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN106895905B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海燕;姚海洋;申曉紅;張之琛;白衛(wèi)崗;董海濤;馬石磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H17/00
• 分類號(hào): G01H17/00;G10L25/36;G10L25/48
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

1.一種艦船輻射噪聲檢測(cè)方法，其特征在于包括下述步驟：

第一步：利用聲吶采集海洋中的聲信號(hào)，記為g(t)，即為輸入信號(hào)；

第二步：構(gòu)造信號(hào)檢測(cè)輸入系統(tǒng)

利用Duffing振子檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)公式為：

其中，式中x、y為系統(tǒng)輸出，分別為 x、y的導(dǎo)數(shù)，k為阻尼系數(shù)，-αx+βx³為非線性恢復(fù)力，α、β為非線性恢復(fù)力系數(shù)，rcos(ωt)為內(nèi)策動(dòng)力，ω為內(nèi)策動(dòng)力頻率，r為內(nèi)策動(dòng)力幅值，g(t)為輸入信號(hào)，參數(shù)設(shè)置為k＝0.5,α＝1,β＝1,ω＝1，利用Melnikov方法取r＝0.8，使系統(tǒng)處于混沌臨界狀態(tài)；

Duffing振子系統(tǒng)初始狀態(tài)為

第三步：將第一步中的信號(hào)g(t)輸入到第二步中的式(1)中，利用四階自適應(yīng)步長(zhǎng)龍格庫(kù)塔方法對(duì)公式(1)進(jìn)行求解，初值定為(1,1)，得出系統(tǒng)方程解(x,y)，其中x,y均為向量，以方程解中的x為橫軸，y為縱軸，得到輸出數(shù)據(jù)的相空間圖形；

輸入信號(hào)同時(shí)含有單頻信號(hào)、混沌特性信號(hào)和高斯噪聲信號(hào)，即

其中s₁(t)＝Acos(ωt)，A為輸入信號(hào)幅值，s₂(t)為一種或多種混沌特性信號(hào)的和，s₃(t)為高斯白噪聲信號(hào)或色噪聲信號(hào)，其中ξ,ζ,為0或1，且ξ,ζ,不同時(shí)為零；

第四步，搜索公式(1)的解(x,y)，分別得到向量x的最大值X_max和最小值X_min以及向量y的最大值Y_max和最小值Y_min，以X_max到X_min的距離為寬度，Y_max到Y(jié)_min的距離為高度組成一個(gè)長(zhǎng)方形區(qū)域，將此長(zhǎng)方形區(qū)域均分為2行n列的網(wǎng)格；

第五步：統(tǒng)計(jì)每個(gè)網(wǎng)格中的數(shù)據(jù)量k_i，利用

計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格出現(xiàn)數(shù)據(jù)的概率p_i，得到2*n個(gè)格子的分布列，其中C為系統(tǒng)相空間中的總數(shù)據(jù)量；

第六步：利用Bandt-Pompe算法及統(tǒng)計(jì)復(fù)雜度計(jì)算方法得到接收信號(hào)的統(tǒng)計(jì)復(fù)雜度，根據(jù)統(tǒng)計(jì)復(fù)雜度值大小進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，統(tǒng)計(jì)復(fù)雜度的計(jì)算方法如下：

Shannon熵表示概率分布為P＝{p_i,i＝1,…,N}的物理過程的不確定程度，表述為

Shannon熵的最大值為概率分布為均勻分布P_e＝{1/N,…,1/N}時(shí)的取值，由此，標(biāo)準(zhǔn)Shannon熵為

其中S_max＝S[P_e]＝lnN，P_e＝{1/N,…,1/N}表示均勻分布，0≤H_S[P]≤1；

失衡度K[P]度量系統(tǒng)任一狀態(tài)T時(shí)的概率分布P與均勻分布P_e之間的距離D_S表述為：

K[P]＝K₀·D_S[P,P_e] (7)

其中K₀是歸一化常數(shù)，則0≤K[P]≤1，D_S選用Jensen-Shannon散度J_S進(jìn)行刻畫，即對(duì)概率空間中任意兩個(gè)分布P₁和P₂，表述為：

J_S[P₁，P₂]＝{S[(P₁+P₂)/2]-S[P₁]/2-S[P₂]/2} (8)

那么，失衡度表述為

K_J[P]＝K₀·J_S[P,P_e] (9)

其中，歸一化常數(shù)K₀為J_S[P,P_e]取最大值時(shí)的倒數(shù)，完全有序狀態(tài)和均勻分布之間的距離為J_S[P,P_e]取值的最大值；

則由如式(6)所示的標(biāo)準(zhǔn)Shannon熵和式(9)所示的失衡度，可得統(tǒng)計(jì)復(fù)雜度為：

定義閾值為0.05，若統(tǒng)計(jì)復(fù)雜度大于0.05則判定有目標(biāo)，小于0.05則判定無目標(biāo)。