[發明專利]一種水下瞬態聲信號的檢測方法

有效

• 申請號: 201910136384.2
• 申請日: 2019-02-21
• 公開（公告）號: CN109669160B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 孫大軍;蘭華林;呂云飛;張雪琪;梅繼丹;滕婷婷;師俊杰
• 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: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 畢雅鳳

1.一種水下瞬態聲信號的檢測方法，其特征在于，該方法基于探測網絡實現；所述探測網絡中每個節點的探測通道均采用一個水聽器實現，針對波形未知、頻帶未知的水下瞬態聲信號進行檢測，所述水下瞬態聲信號的檢測方法的具體步驟為：

步驟一、同時截取探測網絡中所有節點每個探測通道時間段t_a內接收的聲信號；其中，a代表第a個時間段，t代表時間長度；

步驟二、利用截取的聲信號估計探測網絡中所有節點截取的聲信號的方位角和主頻帶；

利用截取的聲信號估計探測網絡中所有每個節點接收的信號的方位和主頻帶的方法相同，以第i個節點為例進行說明，具體方法為：

步驟二一、分別對截取的第i個節點第j個通道的聲信號s_ij(n)進行傅里葉變換，獲得頻譜X_ij(f)；

步驟二二、對第i個節點第j個通道截取的聲信號的頻譜X_ij(f)進行相移波束形成，獲得第i個節點在第k個頻點的聲信號的方位θ_ik和頻點能量B_i(θ_ik,k)；

步驟二三、在設定的工作頻帶內對第i個節點的第k個頻點的能量B_i(θ_ik,k)進行直方圖統計對每一個方位不同頻點的信號能量分別進行累加，獲得第i個節點不同方位的頻點的頻帶Beam_i1(θ)、Beam_i2(θ)……；

步驟二四、記錄探測網絡中第i個節點的在不同方位的頻點的頻帶的最大值Beam_imax(θ)及其對應的方位θ_ip；將第i個節點的在不同方位的頻點的頻帶的最大值Beam_imax(θ)作為自身接收聲音信號的主頻帶，方位θ_ip為第i個節點接收的信號的方位；

步驟三、將估計的探測網絡中所有節點每個探測通道的主頻帶，作為一個濾波器的濾波頻帶，分別對對應節點對應探測通道截取信號的時間序列進行時域濾波；獲得每個節點每個探測通道截取的聲音信號時域波形；

步驟四、根據每個節點接收的信號的方位，對探測網絡中每個節點的所有探測通道截取的聲音信號的時域波形分別進行空域濾波，獲得每個探測節點在接收信號的方位和時間序列；

步驟五、檢測步驟四獲得的每個探測節點的時間序列的能量；

步驟六、判斷每個探測節點的時間序列的能量是否大于檢測門限值A，若是，則執行步驟七，否則，令t_a＝t_a+1，返回執行步驟一；其中，A為正數；a+1代表第a+1個時間段；

步驟七、利用各節點空域濾波后的時間序列估計相鄰節點間的時延差；

步驟八、根據相鄰節點間的時延差，利用雙曲線交匯定位的方法估計聲源目標的位置；

步驟九、利用聲源目標的位置估計目標相對于各節點的方位；

步驟十、對步驟二估計的探測網絡中所有節點接收的信號的方位與步驟九估計的目標相對于各節點的方位；一一對應作差，獲得m個差值，當m個差值均小于閾值P時，確定估計目標相對于各節點的方位為目標聲源方位，完成一次水下瞬態聲信號的檢測，否則，令t_n＝t_n+1，返回執行步驟一，其中，m為探測網絡中節點個數。

2.根據權利要求1所述一種水下瞬態聲信號的檢測方法，其特征在于，步驟二三所述對每一個方位不同頻點的信號能量分別進行累加的具體方法為：

通過公式：計算獲得；

其中，θ-Δ/2＜θ_ik＜θ+Δ/2，k為不同方位的頻點的頻率，k1＝50Hz和k2＝6000Hz為頻率的下限和上限,θ為360度按照方位分辨步長Δ進行采樣設定獲得的方位。