[發(fā)明專利]一種基于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間水聲通信信號(hào)的聲速剖面反演方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710500686.4
• 申請(qǐng)日: 2017-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN109141614B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚美娟;郭圣明;賈寧;鹿力成;孫炳文;馬力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01H5/00
• 分類號(hào): G01H5/00
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王蔚

1.一種基于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間水聲通信信號(hào)的聲速剖面反演方法，其特征在于，該方法包括：

步驟1)選擇需要進(jìn)行聲速剖面反演的水域，利用該水域的聲速剖面歷史數(shù)據(jù)獲取聲速剖面經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)，并利用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)重構(gòu)一組聲速剖面；

步驟2)通過聲場(chǎng)計(jì)算模型模擬生成步驟1)中各聲速剖面對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)；和

步驟3)將步驟2)中模擬生成的所有接收信號(hào)分別與該水域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間傳輸?shù)乃曂ㄐ判盘?hào)做相關(guān)運(yùn)算，選擇最高相關(guān)系數(shù)對(duì)應(yīng)的聲速剖面作為該水域的最優(yōu)聲速剖面；

將計(jì)算獲得的一組接收信號(hào)時(shí)間序列分別與實(shí)驗(yàn)中的寬帶聲場(chǎng)接收信號(hào)時(shí)間序列做匹配，當(dāng)仿真的接收信號(hào)y_j(t)與實(shí)驗(yàn)中的接收信號(hào)的相關(guān)系數(shù)達(dá)到最高時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的聲速剖面SSP_j是最優(yōu)聲速剖面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間水聲通信信號(hào)的聲速剖面反演方法，其特征在于，所述的步驟1)包括：

步驟101)以測(cè)量獲得的水域的聲速剖面歷史數(shù)據(jù)求平均，獲得平均聲速剖面，所述的平均聲速剖面表示為：

其中，表示平均聲速剖面，N表示測(cè)量獲得的聲速剖面總數(shù)，表示測(cè)量獲得的第n個(gè)聲速剖面，c_m,0表示中第m個(gè)平均值，c_m,n表示中第m個(gè)測(cè)量值，m的取值范圍為1～M；

步驟102)利用步驟101)中的若干個(gè)聲速剖面與平均聲速剖面，構(gòu)建測(cè)量聲速剖面的協(xié)方差矩陣，所述的協(xié)方差矩陣表示為：

其中，r_ij表示協(xié)方差矩陣中第i行第j列位置的元素,c_1，n和c_i,n分別表示中第i個(gè)測(cè)量值和第j個(gè)測(cè)量值，c_i，0和c_j，0分別表示中第i個(gè)平均值和第j個(gè)平均值；

步驟103)對(duì)協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解，得到特征值由大到小排列的M個(gè)特征矢量作為經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)，所述的M個(gè)特征矢量表示為：

步驟104)利用步驟101)中獲得的平均聲速剖面和步驟103)中獲得的經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)重構(gòu)聲速剖面，重構(gòu)的聲速剖面表示為：

其中，表示重構(gòu)的聲速剖面，α_i表示第i階聲速剖面展開系數(shù)，H_i表示第i階經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間水聲通信信號(hào)的聲速剖面反演方法，其特征在于，所述的聲速剖面展開系數(shù)的計(jì)算公式表示為：

其中，c_m,0表示平均聲速剖面中第m個(gè)平均值，c_m表示聲速剖面中第m個(gè)元素，H_m,i表示第i階經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)中第m個(gè)元素。