[發明專利]一種艦船輻射噪聲檢測方法

有效

• 申請號: 201611192294.8
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106895905B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 王海燕;姚海洋;申曉紅;張之琛;白衛崗;董海濤;馬石磊
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G10L25/36;G10L25/48
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種艦船輻射噪聲檢測方法，涉及信息信號處理領域，提出一種基于時域混沌成分差異的艦船輻射噪聲檢測方法，采用了Duffing振子檢測系統及統計復雜度參數表征，得到了缺少先驗信息的水下低信噪比艦船目標檢測的技術效果，并實現了嵌入式表征，海上目標監測及嵌入式無人海上預警等具有重要參考價值。

技術領域

本發明涉及信息信號處理領域，尤其是一種噪聲監測方法。

背景技術

進入二十一世紀，世界各國均加強了對海洋領土的監管和控制，領海中的資源將在不遠的未來對本國的發展起到至關重要的作用。要及時有效地檢測和識別別國艦船是至關重要的一環。同時，準確地檢測到遠距離下的艦船也是非常重要的研究方向，因而，海洋環境下遠距離艦船的檢測和識別具有巨大的研究價值和意義。

對較遠距離艦船的檢測主要是通過檢測艦船輻射噪聲來實現，艦船輻射噪聲具有特殊的線譜和連續譜組成的頻譜，通過提取線譜和連續譜的特征可實現艦船輻射噪聲的檢測。基本思路之一為檢測艦船輻射噪聲中的線譜分量頻率峰值來實現目標的檢測。其中常用的自相關檢測方法、快速傅里葉變換方法、自適應線譜增強方法需要對線譜頻率峰值進行搜索，得到線譜先驗信息，無此先驗信息時，結果會受到很大的影響，這種搜索過程很大程度上依賴于經驗。同時，由于艦船聲隱身技術的高速發展，機械設備主動隔振、主動約束阻尼、聲學智能結構等技術的陸續應用，艦船輻射噪聲的線譜得到了很好的控制，線譜的幅值變得很小、能量大幅度降低、甚至數量可控。

連續譜是艦船輻射噪聲頻譜的另一重要特征和組成部分，時域具有單獨的譜峰。基于連續譜的檢測一般基于時域譜峰的能量，而基于能量的檢測方法，在遠距離下結果會受到較大影響。連續譜分量聲壓級也與海洋環境噪聲聲壓級更加接近。同時，在聲吶監測過程中，遠距離下的目標艦船可得先驗知識非常有限，線譜頻率和數目以及相應的變化等無法確定。海洋環境噪聲的復雜性也影響著艦船輻射噪聲連續譜分量。使得利用常規方法很難實現遠距離下艦船目標的有效檢測。

發明內容

為了克服現有技術的不足，針對常規方法依賴先驗信息、在遠距離低信噪比下效果變差、海洋環境噪聲假設不準確等問題，本發明提出一種基于時域混沌成分差異的艦船輻射噪聲檢測方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案的具體步驟如下：

第一步：利用聲吶采集海洋中的聲信號，記為g(t)，即為輸入信號；

第二步：構造信號檢測輸入系統

利用Duffing振子檢測系統，系統公式為：

其中，式中x、y為系統輸出，分別x、y的導數，k為阻尼系數，-αx+βx³為非線性恢復力，α、β為非線性恢復力系數，rcos(ωt)為內策動力，ω為內策動力頻率，r為內策動力幅值，g(t)為輸入信號，參數設置為k＝0.5,α＝1,β＝1,ω＝1，利用Melnikov方法取r＝0.8，使系統處于混沌臨界狀態；

Duffing振子系統初始狀態為

第三步：將第一步中的信號g(t)輸入到第二步中的式(1)中，利用四階自適應步長龍格庫塔方法對公式(1)進行求解，初值定為(1,1)，得出系統方程解(x,y)，其中x,y均為向量，以方程解中的x為橫軸，y為縱軸，得到輸出數據的相空間圖形；

輸入信號同時含有單頻信號、混沌特性信號和高斯噪聲信號，即

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