[發明專利]一種自適應匹配隨機共振的水下AUV檢測方法

有效

• 申請號: 201810705446.2
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108875685B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 王海燕;董海濤;馬石磊;申曉紅;鎖健
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06F17/11;G01V1/28
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

1.一種自適應匹配隨機共振的水下AUV檢測方法，其特征在于包括下述步驟：

步驟1，對接收到的時域信號r(n)進行時域白化處理，得到白化的信號r_white(n)＝r(n+m)-r(n)，其中，n＝0,1,2,...為采樣點序號，m為間隔的采樣點數；

步驟2，采用最大似然估計估計噪聲強度，計算噪聲方差其中，N為信號點數，T(x)為檢驗統計量；

步驟3，建立二階非線性雙穩態隨機共振系統其中x為系統輸出，γ為二階系統阻尼參數，表示接收到的特征線譜信號，A₀為輸入信號幅值，f₀為輸入信號頻率，為初始相位；n(t)為噪聲強度為D的背景噪聲；非線性雙穩態勢函數a＞0,b＞0，a、b為雙穩態隨機共振系統的勢壘參數，系統勢函數有兩個穩態點在處，被在零點處的勢壘ΔV＝a²/4b分開；

步驟4，建立參數匹配的隨機共振系統，通過優化輸出信噪比增益測度以及同步克萊姆逃逸率實現噪聲匹配與頻率匹配；匹配參數其中e為自然對數，信號頻率f₀通過設定信號頻率搜索范圍[f_start,f_end]以及搜索步長f_step選取，D為噪聲強度；

步驟5，將二階非線性雙穩態隨機共振系統的二階方程化簡為兩個一階方程，然后用四階龍戈庫塔算法求解方程組，

其中h為龍戈庫塔步長參數；

步驟6，設定時間尺度搜索范圍[h_start,h_end]以及搜索步長h_step，根據設定的時間尺度搜索范圍及搜索步長自適應尋找信號頻率處最大的輸出功率譜P_MAX，并記錄f_start所對應最優時間尺度ho_pt和P_MAX值；

步驟7，計算局部信噪比測度其中P_d表示特征頻率處的功率譜值，ΔB為信號頻率附近的頻帶帶寬，表示局部噪聲的能量；

步驟8，按照設定的步長f_step改變信號頻率，重復步驟5～步驟7，選取信噪比最大值作為最優匹配值，并提取其對應的信號頻率即為目標特征線譜頻率f₀；

步驟9，以功峰度為測度指標對局部信噪比進行二次表征，其中f_i為搜索的頻率值；

步驟10，采用二元假設檢驗的方式進行分析，加性噪聲模型下的兩個假設問題為H₀為零假設，即只有噪聲，沒有目標信號，H₁為備選假設，即有目標信號，s為需要檢測的弱周期信號，n為列維背景噪聲；當經過隨機共振系統進行檢測時上式變為其中f(·)為匹配隨機共振系統增益，則弱周期信號檢測問題就轉化為判斷上面的兩個假設哪個成立，用功峰度作為檢驗統計量，判斷信號的有無。

2.一種權利要求1所述的自適應匹配隨機共振的水下AUV檢測方法，其特征在于：所述的信號頻率f₀在水下聲信號常用探測范圍1000Hz～10000Hz中以搜索步長1Hz進行選取。