[發(fā)明專利]一種陣列尺寸約束下的最優(yōu)探測頻率圖形化估計(jì)方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810724272.4 | 申請日： | 2018-07-04 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN109031316B | 公開（公告）日： | 2021-04-13 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 張馳;唐建生;張立琛;張曉亮 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院 |
| 主分類號(hào)： | G01S15/08 | 分類號(hào)： | G01S15/08 |
| 代理公司： | 中國航天科技專利中心 11009 | 代理人： | 范曉毅 |
| 地址： | 100094*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 陣列 尺寸 約束 最優(yōu) 探測 頻率 圖形 估計(jì) 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種陣列尺寸約束下的最優(yōu)探測頻率圖形化估計(jì)方法，包括：獲取初始參數(shù)；取工作頻率集，并確定工作頻率集對(duì)應(yīng)的吸收系數(shù)集；確定常閾值C的表達(dá)式和工作頻率fi時(shí)的頻率距離相關(guān)函數(shù)yi：進(jìn)行圖形化處理，依次繪制距離范圍r內(nèi)的頻率距離相關(guān)曲線Yi，以及，繪制常閾值C的直線；并確定常閾值C的直線與頻率距離相關(guān)曲線Yi的交點(diǎn)Pi(ri,C)；解算得到集合[r1,r2,…,ri,…,rw]內(nèi)最大值rp，并確定工作頻率fp為聲納的最優(yōu)工作頻率。本發(fā)明通過繪制曲線與常閾值，能夠直觀的得到不同工作頻率下的基陣探測距離，并可以直觀的看出探測距離隨頻率的變化趨勢，以及得到不同常閾值區(qū)間內(nèi)的最優(yōu)工作頻率。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水聲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種陣列尺寸約束下的最優(yōu)探測頻率圖形化估計(jì)方法。
背景技術(shù)
隨著水聲技術(shù)的發(fā)展，越來越多的水下平臺(tái)搭載了聲學(xué)傳感器陣列用于目標(biāo)探測。一般而言，傳感器陣列孔徑越大則其探測距離越遠(yuǎn)，也就是說，平臺(tái)尺寸的約束限制了陣列的探測距離。
在聲學(xué)傳感器的可靠工作頻段內(nèi)，平臺(tái)尺寸約束條件下，聲頻率越高則可布放越多陣元，然而，高頻聲波會(huì)帶來更大的吸收損失，因此，只有科學(xué)的選擇工作頻率才能夠?qū)崿F(xiàn)陣列探測距離的最大化。
求解聲吶方程是技術(shù)探測距離的常用方法，主動(dòng)聲吶方程為：
SL-2TL+TS＝NL-DI+DT
其中，SL為陣列的發(fā)射聲源級(jí)，2TL為雙程聲傳播損失，TS為目標(biāo)強(qiáng)度，NL為背景噪聲級(jí)，DI為陣列的指向性指數(shù)，DT為檢測閾值。
被動(dòng)聲吶方程為：
SL*-TL＝NL-DI+DT
其中，SL*為輻射聲源的噪聲級(jí)。
在上述參量中，傳播損失TL隨探測距離增加而增大，TL可表示為：
TL＝klog(r)+αr×10-3
其中，k為擴(kuò)展損失系數(shù)，例如，球面擴(kuò)展時(shí)k＝20；r為探測距離的關(guān)心范圍；α為吸收系數(shù)，與頻率有關(guān)，可通過查表法獲得。
假設(shè)基陣為平面陣，按照半波長間距布設(shè)陣元，當(dāng)平面陣的尺寸約束為長L(m)、寬K(m)時(shí)，基陣在長、寬方向可布設(shè)的最大陣元數(shù)m、n分別為：
長度方向：寬度方向：
其中，λ為聲波波長，c為聲速；f為聲波頻率。
進(jìn)而，陣列的指向性指數(shù)為DI＝10lg(mn)。在NL和DT的假設(shè)下，則可求解主、被動(dòng)聲吶方程，求得工作頻率為f時(shí)的基陣的最大探測距離。
上述方法雖然能夠有效求解工作頻率為f時(shí)基陣的最大探測距離，但這種方法需要反復(fù)多次求解方程來計(jì)算各頻率下探測距離，且不能直觀的看出探測距離隨不同頻率的變化趨勢。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種陣列尺寸約束下的最優(yōu)探測頻率圖形化估計(jì)方法，通過對(duì)聲吶方程進(jìn)行推倒和分解，定義了“頻率/距離相關(guān)曲線”與“尺寸約束下的常閾值”，通過繪制曲線與常閾值，能夠直觀的得到不同工作頻率下的基陣探測距離，并可以直觀的看出探測距離隨頻率的變化趨勢，以及得到不同常閾值區(qū)間內(nèi)的最優(yōu)工作頻率。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種陣列尺寸約束下的最優(yōu)探測頻率圖形化估計(jì)方法，包括：
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