[發(fā)明專(zhuān)利]一種平面障板條件下單矢量水聽(tīng)器信號(hào)檢測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910938268.2
• 申請(qǐng)日: 2019-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110763327A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱中銳;方勃懿;秦松磊;洪連進(jìn);方爾正;時(shí)潔;柳艾飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01H17/00
• 分類(lèi)號(hào): G01H17/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明屬于水聲技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種平面障板條件下單矢量水聽(tīng)器信號(hào)檢測(cè)方法，包含如下步驟：步驟(1)：建立平面空腔障板的傳遞矩陣，根據(jù)傳遞矩陣及邊界條件得到平面空腔障板的反射系數(shù)R；步驟(2)：根據(jù)反射系數(shù)R建立平面空腔障板條件下矢量水聽(tīng)器接收的單頻信號(hào)模型和矢量水聽(tīng)器接收的寬帶信號(hào)模型；步驟(3)：求出各向同性噪聲干擾背景下矢量水聽(tīng)器接收的單頻信號(hào)和各向同性噪聲干擾背景下矢量水聽(tīng)器接收的寬帶信號(hào)；步驟(4)：將步驟(3)中所得的信號(hào)變換到頻域，得到相應(yīng)的譜，聲壓振速互譜后作平均，得到平均周期圖的復(fù)聲強(qiáng)輸出，再用復(fù)聲強(qiáng)器進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)；步驟(5)：用ROC曲線對(duì)復(fù)聲強(qiáng)器取實(shí)部檢測(cè)和取模檢測(cè)的性能進(jìn)行評(píng)估。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水聲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種平面障板條件下單矢量水聽(tīng)器信號(hào)檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

水聲學(xué)作為聲學(xué)的一個(gè)分支，主要研究聲波在水下的產(chǎn)生、輻射、傳播和接收的理論，用以解決與水下目標(biāo)探測(cè)、識(shí)別以及信息傳輸過(guò)程有關(guān)的聲學(xué)問(wèn)題。在海戰(zhàn)中，聲納是海上作戰(zhàn)個(gè)體的五官，所有的水下戰(zhàn)場(chǎng)偵察都要以聲納為媒體，缺之不可。水聲換能器作為聲納系統(tǒng)的重要部件之一，是水聲學(xué)的一個(gè)重要研究方向，新型水聲換能器的研究是海軍聲納技術(shù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容。水聲換能器是水下各種發(fā)射、接收測(cè)量用傳感器的總稱(chēng)，它將水下的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，或?qū)㈦娦盘?hào)轉(zhuǎn)換成水下的聲信號(hào)，是聲納的重要組成部分。一部聲納性能的優(yōu)劣與水聲換能器性能的優(yōu)劣直接相關(guān)。在水聲工程中，換能器技術(shù)處于一個(gè)基礎(chǔ)性的地位。換能器技術(shù)的進(jìn)步可帶動(dòng)聲納系統(tǒng)技術(shù)水平的提高，因此，新型水聲換能器的研究工作具有重要意義。

水下目標(biāo)檢測(cè)是水聲學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容，是目標(biāo)參數(shù)估計(jì)和定位的前提，是聲納系統(tǒng)的主要功能之一。在近半個(gè)多世紀(jì)，從最初模擬的限幅相關(guān)檢測(cè)方法到結(jié)合DEMON和LOFAR譜分析等數(shù)字信號(hào)處理方法來(lái)進(jìn)行目標(biāo)信號(hào)檢測(cè)，被動(dòng)聲納信號(hào)檢測(cè)已經(jīng)取得許多優(yōu)秀的研究成果，為被動(dòng)聲納檢測(cè)技術(shù)注入了新的活力。

在被動(dòng)聲納中，利用目標(biāo)輻射的線譜或?qū)拵нB續(xù)譜進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)是發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的一種重要手段。早在二十一世紀(jì)初，惠俊英、劉宏等學(xué)者就提出了一種簡(jiǎn)單有效的信號(hào)檢測(cè)器——平均聲強(qiáng)器。專(zhuān)著“惠俊英.矢量聲信號(hào)處理基礎(chǔ).國(guó)防工業(yè)出版社,2009”中指出，由于海洋波導(dǎo)中目標(biāo)信號(hào)的聲壓和振速是相關(guān)的，而各向同性環(huán)境干擾的聲壓和振速是不相關(guān)的或相關(guān)很弱，故平均聲強(qiáng)器有良好的抗干擾能力。探測(cè)輻射連續(xù)譜噪聲的單目標(biāo)時(shí)，平均聲強(qiáng)器是很有效的。但當(dāng)存在多目標(biāo)時(shí)，平均聲強(qiáng)器只能測(cè)量多目標(biāo)的合成聲強(qiáng)流方向，不能分辨多目標(biāo)方位。

上世紀(jì)九十年代，我國(guó)通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和國(guó)際合作研究，成功地研制出了水下聲矢量信號(hào)傳感器，又稱(chēng)為矢量水聽(tīng)器，可以同點(diǎn)輸出聲壓和振速信號(hào)，所以?xún)H僅依靠單個(gè)矢量水聽(tīng)器就能夠?qū)崿F(xiàn)障板條件下的信號(hào)檢測(cè)。然而，實(shí)際工程應(yīng)用中的聲納基陣都帶有聲障板，障板的存在使聲場(chǎng)發(fā)生了變化，上述傳統(tǒng)的水聲信號(hào)檢測(cè)方法都是基于自由場(chǎng)假設(shè)的，關(guān)于非自由場(chǎng)條件下的信號(hào)復(fù)聲強(qiáng)檢測(cè)方法相關(guān)文獻(xiàn)尚未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于公開(kāi)抗干擾能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)的一種平面障板條件下單矢量水聽(tīng)器信號(hào)檢測(cè)方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種平面障板條件下單矢量水聽(tīng)器信號(hào)檢測(cè)方法，包含如下步驟：

步驟(1)：建立薄鋼板-空氣-薄鋼板三層結(jié)構(gòu)平面空腔障板的傳遞矩陣，根據(jù)傳遞矩陣及平面空腔障板層與層之間的邊界條件得到平面空腔障板的反射系數(shù)R；

步驟(2)：根據(jù)反射系數(shù)R建立平面空腔障板條件下矢量水聽(tīng)器接收的單頻信號(hào)模型和矢量水聽(tīng)器接收的寬帶信號(hào)模型，由矢量水聽(tīng)器接收的單頻信號(hào)模型得到矢量水聽(tīng)器振速x通道接收的單頻信號(hào)v_x和矢量水聽(tīng)器振速y通道接收的單頻信號(hào)v_y，由矢量水聽(tīng)器接收的寬帶信號(hào)模型得到矢量水聽(tīng)器振速x通道接收的振速信號(hào)S_vx、矢量水聽(tīng)器振速y通道接收的振速信號(hào)S_vy；