[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于時(shí)域warping變換的被動(dòng)測(cè)距方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110035772.9
• 申請(qǐng)日: 2021-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112684437B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁有能;趙航芳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S11/14
• 分類(lèi)號(hào): G01S11/14
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種基于時(shí)域warping變換的被動(dòng)測(cè)距方法，其特征在于，用于發(fā)射信號(hào)為短脈寬的寬帶信號(hào)的未知聲源的被動(dòng)測(cè)距，所述方法包括如下步驟：

（1）接收信號(hào)：引導(dǎo)聲源和未知聲源發(fā)射信號(hào)，水聽(tīng)器接收來(lái)自引導(dǎo)聲源和未知聲源的短時(shí)寬帶脈沖信號(hào)；

（2）對(duì)引導(dǎo)聲源和未知聲源的接收信號(hào)分別進(jìn)行時(shí)域warping變換分離和提取簡(jiǎn)正模：

2.1）時(shí)域warping變換：采用觀察法和微調(diào)法相結(jié)合選取信號(hào)到達(dá)時(shí)刻，并利用信號(hào)到達(dá)時(shí)刻對(duì)接收信號(hào)做時(shí)域warping變換；

2.2）分離簡(jiǎn)正模：對(duì)時(shí)域warping變換后的信號(hào)，采用頻域?yàn)V波方式，設(shè)置對(duì)應(yīng)的帶通濾波器濾波得到各號(hào)簡(jiǎn)正模；

2.3）逆時(shí)域warping變換：對(duì)于分離出的各號(hào)簡(jiǎn)正模，利用逆時(shí)域warping變換將其變換到原來(lái)的域中，得到原域中各號(hào)簡(jiǎn)正模的時(shí)域信號(hào)；

（3）簡(jiǎn)正模互相關(guān)估計(jì)距離：

3.1）簡(jiǎn)正模互相關(guān)提取時(shí)延：利用分離出來(lái)的其中兩號(hào)簡(jiǎn)正模做互相關(guān)，然后對(duì)得到的互相關(guān)信號(hào)利用峰值檢測(cè)方法，提取出峰值處所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，就是這兩號(hào)簡(jiǎn)正模互相關(guān)所對(duì)應(yīng)的時(shí)延；

3.2）利用引導(dǎo)聲源被動(dòng)估距：對(duì)于引導(dǎo)聲源和未知聲源，均采用步驟3.1）中的簡(jiǎn)正模互相關(guān)的方法提取時(shí)延，根據(jù)已知的引導(dǎo)聲源的距離，對(duì)未知聲源進(jìn)行測(cè)距；

所述步驟3.2）中，對(duì)于引導(dǎo)聲源和未知聲源都選擇相同的簡(jiǎn)正模互相關(guān)項(xiàng)，利用時(shí)延比與距離比的關(guān)系進(jìn)行距離估計(jì)；

所述接收信號(hào)由多個(gè)簡(jiǎn)正模組成，在步驟3.1）中對(duì)接收信號(hào)的多個(gè)簡(jiǎn)正模兩兩做互相關(guān)提取時(shí)延，針對(duì)每?jī)蓚€(gè)簡(jiǎn)正模互相關(guān)提取時(shí)延均利用步驟3.2）進(jìn)行未知聲源的測(cè)距，從而得到多個(gè)未知聲源的估距結(jié)果，對(duì)估距結(jié)果進(jìn)行加權(quán)求和，得到最終的未知聲源的測(cè)距結(jié)果；其中，加權(quán)求和時(shí)，若兩號(hào)簡(jiǎn)正模的號(hào)數(shù)差越小，則賦給較小的權(quán)值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)域warping變換的被動(dòng)測(cè)距方法，其特征在于，所述步驟（1）中，采用單個(gè)水聽(tīng)器或水聽(tīng)器陣列接收引導(dǎo)聲源和未知聲源的信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)域warping變換的被動(dòng)測(cè)距方法，其特征在于，所述的步驟2.1）中，首先采用觀察法粗略確定信號(hào)的初始到達(dá)時(shí)刻，利用這個(gè)初始到達(dá)時(shí)刻對(duì)接收信號(hào)做時(shí)域warping變換，觀察變換的結(jié)果，如果變換后各個(gè)簡(jiǎn)正模在頻域能夠較好地分離，則說(shuō)明初始時(shí)刻選取合適，如果不能較好地分離，則對(duì)初始時(shí)刻進(jìn)行微調(diào)，繼續(xù)做warping變換觀察，并對(duì)此過(guò)程不斷重復(fù)，直到找到最好的信號(hào)初始到達(dá)時(shí)刻為止。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)域warping變換的被動(dòng)測(cè)距方法，其特征在于，所述步驟2.2）中，時(shí)域warping變換后接收信號(hào)變成了頻率在簡(jiǎn)正模截止頻率附近的近似單頻信號(hào)，利用帶通濾波器在頻域進(jìn)行濾波得到warping變換后的單號(hào)模信號(hào)，即實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)正模的分離。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)域warping變換的被動(dòng)測(cè)距方法，其特征在于，所述步驟2.3）在逆warping變換過(guò)程中，設(shè)置重采樣的時(shí)間軸和原截取信號(hào)的時(shí)間軸一致。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)域warping變換的被動(dòng)測(cè)距方法，其特征在于，所述步驟3.1）中對(duì)簡(jiǎn)正模做互相關(guān)并利用峰值檢測(cè)方法提取時(shí)延，將低號(hào)模看做一個(gè)匹配濾波器，高號(hào)模作為輸入信號(hào)，輸出的互相關(guān)幅值對(duì)應(yīng)的時(shí)延即為所要提取的時(shí)延值。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時(shí)域warping變換的被動(dòng)測(cè)距技術(shù)，其特征在于，在對(duì)多個(gè)簡(jiǎn)正模兩兩做互相關(guān)提取時(shí)延前，還包括對(duì)簡(jiǎn)正模篩選的步驟，具體為：刪除分離效果不好的簡(jiǎn)正模和/或刪除能量較低的高號(hào)簡(jiǎn)正模。