[發明專利]一種非合作目標輻射噪聲測量定位技術

在審

• 申請號: 201710837758.4
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107728109A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 莫世奇;韓宇;何騰蛟;楊德森;方爾正;時勝國;洪連進;李思純;張攬月;胡博;時潔;朱中銳;李松;張昊陽
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S5/22
• 分類號: G01S5/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及噪聲測試技術領域，具體涉及一種非合作目標輻射噪聲測量定位技術。

背景技術

噪聲測量技術(noise measuring technique)噪聲測量包括各種噪聲源和噪聲場基本特性參量的測量；噪聲控制中使用的吸聲和隔聲材料、減振阻尼材料的聲學性能測定；吸聲、隔聲、消聲、減振、隔振等控制措施的技術效能評定測量等。此外，研究噪聲對人體的影響和危害、對噪聲進行的主觀評價，制定各種環境噪聲標準等工作也需要噪聲測量提供科學的依據。準確地完成這些測量工作需要采用各種技術手段。

噪聲測試技術可接收目標的輻射噪聲，獲取其聲學信息，可以為減振降噪提供指導建議。而水下目標與測量點之間距離的準確測量，是目標聲源級計算的關鍵。被動聲納的目標艦船輻射噪聲是寬帶的，不同頻率上的噪聲強度各不相同。反映聲源輻射噪聲強度對頻率依賴關系的量，稱為聲源譜級，是距聲源1米處輻射噪聲在某單一頻率附近1HZ帶寬內的聲強相對于參考聲強的分貝數，用SLs表示。由于艦船輻射噪聲的機理很復雜，SLs難以通過理論計算得到，需要進行實際測量。傳統噪聲測量系統中，是利用合作信標，獲取同步測距信息。但是，對于非合作目標，該方法無法實現。由于矢量水聽器可兼獲目標的標量和矢量信息，能夠提升測量能力，現已利用到噪聲測量系統中。故本文基于矢量水聽器測量技術，利用矢量水聽器方位估計結果，采用數據融合方法，使多只矢量水聽器獲得的數據信息得到充分的利用，在小范圍內快速、精確地定位出目標的運動軌跡，解決目前國內噪聲測量系統中無法對非合作目標精確定位的問題。

鄧秀華等人研究了同步距離精確測量的方法(鄧秀華.自導深彈脫靶距離測量方法研究.艦船電子工程，2012,Vol.32No.10)，其在目標上安裝有同步聲信標，無法實現對非合作運動目標的測量；吳艷群等人研究了矢量水聽器純方位目標運動分析的方法(吳艷群，胡永明.基于單矢量水聽器的水面目標運動分析.聲學技術，2010,1000-3630(2010)-04-0361-04)，其利用單只矢量水聽器即可對目標進行方位估計,在大范圍內對運動目標進行跟蹤測量，但是該方法跟蹤速度較慢，定位精度無法滿足測量要求。

基于此，本發明將矢量水聽器測量技術與數據融合方法結合起來，更大程度地獲得被測試目標和環境的信息量，綜合多套測量系統獲取的目標信息，有效地提升了系統的性能，提高了定位精度。另一方面又結合了卡爾曼濾波算法對目標運動情況進行濾波處理，使目標的運動軌跡得到了優化，使其滿足噪聲測量使用的需求。本發明提出的方法利用了數據融合技術處理了多只矢量水聽器測得的數據信息，使測量到的數據發揮了最大的作用，適合在小范圍內快速、高精度的定位出目標的運動軌跡，提高了實驗的效率，工程上也較容易實現。

發明內容

本發明提出了一種非合作目標輻射噪聲測量定位技術，結合了矢量數據融合與卡爾曼濾波算法，可有效的對非合作運動目標進行跟蹤測量，獲取運動參數，較好的提高矢量水聽器的定位精度以及測量系統的穩定性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

(1)分別建立由四陣元組成的直線測量陣模型、正方形測量陣模型，四陣元組成六條基線，它們分別與目標構成六個三角形，形成12個方位角；

(2)建立矢量水聽器的接收信號模型，獲得矢量水聽器接收的聲壓數據P(t)，X方向振速V_x(t)，Y方向振速V_y(t)，通過矢量水聽器的聲壓振速聯合處理技術，采用互譜聲強法進行方位估計；

(3)對接收信號進行頻譜分析，提取包絡得到有效頻帶，在窄帶范圍內進行頻域融合處理；

(4)組合6條基線與得到的12個方位角，通過三角形交匯方法，解算每條基線所測得的目標位置；對多組矢量水聽器解算出的目標位置進行數據再融合；

(5)對(4)中生成的運動目標測量軌跡，采用卡爾曼濾波算法對其進行優化。

所述的步驟(2)的矢量水聽器的聲壓振速聯合處理技術具體包括：

將目標分別與六條基線進行組合，得到第i個陣元處的接收信號為：

其中下標s表示信號量，下標n表示噪聲量；p_i(t)表示第i個陣元接收到的聲壓信號，v_xi(t)表示第i個陣元接收到的水平方向上的振速信號，v_yi(t)表示第i個陣元接收到的垂直方向上的振速信號，θ為入射聲波的水平方位角。

所述的步驟(2)的互譜聲強法具體包括：