[發(fā)明專利]基于非線性貝葉斯理論的水聲信號頻散特征被動反演方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010282721.1
• 申請日: 2020-04-12
• 公開（公告）號: CN111563233B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊益新;周建波
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F17/14
• 分類號: G06F17/14;G06F17/18
• 代理公司: 西安凱多思知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61290
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明涉及一種基于非線性貝葉斯理論的簡正波頻散曲線被動反演方法，從統(tǒng)計(jì)角度定性和定量的分析反演結(jié)果的不確定性，為反演結(jié)果的可信度提供參考。首先利用噪聲干涉儀技術(shù)與簡正波分離技術(shù)，被動提取各階水聲信號的頻散特征，然后利用自適應(yīng)單純形法模擬退火算法開展海底參數(shù)的反演，給出各個反演參數(shù)的邊緣概率分布，為反演結(jié)果的準(zhǔn)確性提供評判參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水聲信號頻散特征被動反演方法，涉及一種基于非線性貝葉斯理論的水聲信號頻散特征被動反演方法，將貝葉斯理論應(yīng)用于水聲信號頻散特征提取并被動反演中，從而為被動反演結(jié)果的準(zhǔn)確性提供評判依據(jù)。

背景技術(shù)

文獻(xiàn)《Characterizing the seabed by using noise interferometry and timewarping》給出了一種基于海洋環(huán)境噪聲信號的水聲信號頻散特征被動提取方法，并將其應(yīng)用于地聲參數(shù)反演中。首先利用海洋環(huán)境噪聲信號提取兩點(diǎn)之間的時空互相關(guān)函數(shù)，通過對互相關(guān)函數(shù)做warping變換分離不同階模態(tài)信號，進(jìn)而得到水聲信號各階簡正波的頻散特征，最后利用頻散特征對地聲參數(shù)進(jìn)行了反演。論文雖然給出了海底參數(shù)反演結(jié)果，但是反演的基底參數(shù)不理想，與主動反演結(jié)果差異較大，此外，該論文沒有對參數(shù)的不確定性進(jìn)行分析，無法評價(jià)反演結(jié)果的可信度。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種基于非線性貝葉斯理論的水聲信號頻散特征被動反演方法。

技術(shù)方案

一種基于非線性貝葉斯理論的水聲信號頻散特征被動反演方法，其特征在于步驟如下：

步驟1、利用噪聲干涉儀技術(shù)與簡正波分離技術(shù)，被動提取各階水聲信號的頻散特征：

根據(jù)噪聲干涉儀技術(shù)，空間兩點(diǎn)噪聲場互相關(guān)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)用兩點(diǎn)之間的因果格林函數(shù)與反因果格林函數(shù)之和表征：

其中C(τ,r₁,r₂)，G(τ,r₁,r₂)和G(-τ,r₁,r₂)分別為r₁,r₂兩點(diǎn)間噪聲場時空互相關(guān)函數(shù)、因果格林函數(shù)與反因果格林函數(shù)，τ為時延；

通過對互譜密度函數(shù)C(ω,r₁,r₂)做反傅里葉變換得到噪聲場時空互相關(guān)函數(shù)C(τ,r₁,r₂)：

其中為反傅里葉變換，C(ω,r₁,r₂)為r₁,r₂兩點(diǎn)間噪聲場互譜密度函數(shù)；

通過對兩個水聽器接收的聲壓信號求數(shù)學(xué)期望得到互譜密度函數(shù)：

C(ω,r₁,r₂)＝E[P(ω,r₁)P^*(ω,r₂)]

其中P(ω,r₁)和P^*(ω,r₂)分別為第一個水聽器在角頻率ω處的復(fù)聲壓以及第二個水聽器在角頻率ω處的復(fù)聲壓共軛，采用Warping變換來進(jìn)行簡正波分離，Warping變換之后的噪聲場時空互相關(guān)函數(shù)W(τ,r₁,r₂)為：

其中h(t)為warping算子：

t_R為信號起始時間，t_R＝R/c，R和c分別為兩水聽器間距以及水中聲速；