[發明專利]一種基于網絡節點間水聲通信信號的聲速剖面反演方法

有效

• 申請號: 201710500686.4
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN109141614B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 姚美娟;郭圣明;賈寧;鹿力成;孫炳文;馬力
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01H5/00
• 分類號: G01H5/00
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王蔚

1.一種基于網絡節點間水聲通信信號的聲速剖面反演方法，其特征在于，該方法包括：

步驟1)選擇需要進行聲速剖面反演的水域，利用該水域的聲速剖面歷史數據獲取聲速剖面經驗正交函數，并利用經驗正交函數重構一組聲速剖面；

步驟2)通過聲場計算模型模擬生成步驟1)中各聲速剖面對應的接收信號；和

步驟3)將步驟2)中模擬生成的所有接收信號分別與該水域內網絡節點間傳輸的水聲通信信號做相關運算，選擇最高相關系數對應的聲速剖面作為該水域的最優聲速剖面；

將計算獲得的一組接收信號時間序列分別與實驗中的寬帶聲場接收信號時間序列做匹配，當仿真的接收信號y_j(t)與實驗中的接收信號的相關系數達到最高時，與之對應的聲速剖面SSP_j是最優聲速剖面。

2.根據權利要求1所述的基于網絡節點間水聲通信信號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)以測量獲得的水域的聲速剖面歷史數據求平均，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表示測量獲得的聲速剖面總數，表示測量獲得的第n個聲速剖面，c_m,0表示中第m個平均值，c_m,n表示中第m個測量值，m的取值范圍為1～M；

步驟102)利用步驟101)中的若干個聲速剖面與平均聲速剖面，構建測量聲速剖面的協方差矩陣，所述的協方差矩陣表示為：

其中，r_ij表示協方差矩陣中第i行第j列位置的元素,c_1，n和c_i,n分別表示中第i個測量值和第j個測量值，c_i，0和c_j，0分別表示中第i個平均值和第j個平均值；

步驟103)對協方差矩陣進行特征值分解，得到特征值由大到小排列的M個特征矢量作為經驗正交函數，所述的M個特征矢量表示為：

步驟104)利用步驟101)中獲得的平均聲速剖面和步驟103)中獲得的經驗正交函數重構聲速剖面，重構的聲速剖面表示為：

其中，表示重構的聲速剖面，α_i表示第i階聲速剖面展開系數，H_i表示第i階經驗正交函數。

3.根據權利要求2所述的基于網絡節點間水聲通信信號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的計算公式表示為：

其中，c_m,0表示平均聲速剖面中第m個平均值，c_m表示聲速剖面中第m個元素，H_m,i表示第i階經驗正交函數中第m個元素。