[發(fā)明專利]一種聲吶音頻測(cè)速測(cè)距裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110066972.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN112882036B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于化鵬;李雄輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍軍事科學(xué)院國防科技創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): G01S15/08
• 分類號(hào): G01S15/08;G01S15/58
• 代理公司: 中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會(huì)專利中心 11215
• 代理人: 劉光德

1.一種聲吶音頻測(cè)速測(cè)距裝置，其特征在于，包括信號(hào)轉(zhuǎn)換接口、音頻數(shù)字化單元以及聲吶數(shù)字化音頻測(cè)速測(cè)距單元，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換接口用于連接聲吶系統(tǒng)音頻接口輸出端，其接收所述聲吶系統(tǒng)音頻接口輸出的音頻信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換；所述音頻數(shù)字化單元與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換接口輸出端連接，用于對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理；所述聲吶數(shù)字化音頻測(cè)速測(cè)距單元與所述音頻數(shù)字化單元輸出端連接，包括音頻測(cè)速測(cè)距算法，通過執(zhí)行所述算法，利用經(jīng)過數(shù)字化處理的音頻信號(hào)解算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素參數(shù)；

所述聲吶系統(tǒng)音頻接口為同軸音頻接頭，信號(hào)轉(zhuǎn)換接口的輸入端接口為與所述聲吶系統(tǒng)音頻接口適配的同軸音頻接頭；

所述信號(hào)轉(zhuǎn)換接口包括依次連接的輸入端接口、信號(hào)調(diào)理模塊、通路和連接轉(zhuǎn)換模塊以及輸出端接口；其中，輸入端接口用于連接所述聲吶系統(tǒng)音頻接口輸出端，所述輸出端接口與所述音頻數(shù)字化單元輸入端連接；

所述音頻數(shù)字化單元利用電腦的聲卡實(shí)現(xiàn)，電腦聲卡以44.1KHz采樣率及預(yù)設(shè)采樣位數(shù)對(duì)輸入音頻進(jìn)行數(shù)字化處理；包括音頻測(cè)速測(cè)距算法庫的電腦軟件系統(tǒng)與CPU作為所述聲吶數(shù)字化音頻測(cè)速測(cè)距單元；

所述輸出端接口采用CTIA接頭，信號(hào)轉(zhuǎn)換接口接收音頻信號(hào)后，將左右聲道線路分別連接到兩個(gè)輸出端接口的麥克風(fēng)通路，選擇其中一個(gè)輸出端接口連接到電腦聲卡的麥克風(fēng)輸入接口；

其中，所述利用經(jīng)過數(shù)字化處理的音頻信號(hào)解算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素參數(shù)，包括：

提取經(jīng)過數(shù)字化處理的音頻信號(hào)的線譜特征；其中，在提取音頻信號(hào)的線譜特征時(shí)，將音頻信號(hào)的一路時(shí)域信號(hào)按1s時(shí)間間隔進(jìn)行分段；

根據(jù)所述線譜特征進(jìn)行相對(duì)徑向速度解算，包括：根據(jù)線譜特征提取結(jié)果，選擇其中某一頻率，并利用線譜特征提取時(shí)保存的所有時(shí)刻信號(hào)的FFT計(jì)算結(jié)果，對(duì)所選擇頻率下的不同時(shí)刻的聲壓進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算；

對(duì)得到的單一時(shí)刻的聲場互相關(guān)函數(shù)進(jìn)行FFT計(jì)算；

根據(jù)聲場互相關(guān)函數(shù)I_Δ(f；t，Δt)的振蕩頻率f_I與徑向速度V_r關(guān)系，將頻譜上各頻率值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的徑向速度；其中，振蕩頻率f_I通過對(duì)時(shí)刻t的聲場互相關(guān)函數(shù)作FFT，然后根據(jù)能量大小提取得到；

對(duì)各徑向速度的能量值進(jìn)行篩選，將含有能量最大值的徑向速度作為該時(shí)刻目標(biāo)的徑向速度；以及

根據(jù)兩個(gè)時(shí)刻的徑向速度及方位角進(jìn)行目標(biāo)相對(duì)距離及相對(duì)速度解算。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲吶音頻測(cè)速測(cè)距裝置，其特征在于，所述音頻數(shù)字化單元包括依次連接的音頻輸入電路、程控放大器、抗混濾波器、AD采樣保持電路以及數(shù)字化音頻處理器，所述音頻輸入電路輸入端與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換接口輸出端連接，所述數(shù)字化音頻處理器輸出端與所述聲吶數(shù)字化音頻測(cè)速測(cè)距單元連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲吶音頻測(cè)速測(cè)距裝置，其特征在于，還包括測(cè)速測(cè)距參數(shù)顯示控制單元，與所述聲吶數(shù)字化音頻測(cè)速測(cè)距單元連接，其包括人機(jī)交互接口，用于輸入聲吶數(shù)字化音頻測(cè)速測(cè)距單元解算所述目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素參數(shù)所需要的控制參數(shù)，以及接收聲吶數(shù)字化音頻測(cè)速測(cè)距單元解算得到的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素參數(shù)，并進(jìn)行顯示。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲吶音頻測(cè)速測(cè)距裝置，其特征在于，還包括數(shù)字化音頻存儲(chǔ)單元，與所述音頻數(shù)字化單元連接，用于采用預(yù)定格式存儲(chǔ)經(jīng)過音頻數(shù)字化單元處理輸出的音頻數(shù)據(jù)。