[發明專利]一種基于偽格林函數脈沖時延的目標深度估計方法

有效

• 申請號: 202110210711.1
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN113009418B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 張波;李風華;張燕君;余炎欣;朱飛龍;李文;翟鐸;劉若蕓;楊習山
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01S5/28
• 分類號: G01S5/28
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王蔚

1.一種基于偽格林函數脈沖時延的目標深度估計方法，所述方法包括：

步驟1)利用兩條近似平行的聲學陣列從被測目標輻射噪聲數據中提取時域偽格林函數，獲得其脈沖時延；

步驟2)將深度劃分為若干個網格，根據聲學陣列布放海域的水文環境，計算各深度網格點上對應的時域偽格林函數及相應的脈沖時延，獲得脈沖時延隨深度的變化曲線；

步驟3)在脈沖時延隨深度的變化曲線上查找與步驟1)的脈沖時延最接近的網格點，其對應深度為被測目標的深度估計結果；

所述步驟1)具體包括：

步驟1-1)對聲學陣列A一段時間內的多拍數據進行處理，獲得聲學陣列A的寬帶波束輸出結果；獲得某一目標相對于聲學陣列A的隨時間t變化的方位歷程θ_A(t)；

步驟1-2)對聲學陣列B一段時間內的多拍數據進行處理，獲得聲學陣列B的寬帶波束輸出結果；獲得某一目標相對于聲學陣列B的隨時間t變化的方位歷程θ_B(t)；

步驟1-3)若|θ_A(t)-θ_B(t)|≤α，α為閾值；轉入步驟1-4)；否則改變時間段，轉入步驟1-1)，直到在寬帶波束輸出結果中有滿足|θ_A(t)-θ_B(t)|≤α的目標出現；

步驟1-4)對兩條聲學陣列在目標方位的波束形成輸出結果進行預處理；對預處理后的波束數據進行互相關運算，并在一定時間內積累，求取其平均值，即為偽格林函數。

2.根據權利要求1所述的基于偽格林函數脈沖時延的目標深度估計方法，其特征在于，所述步驟1-1)具體包括：

步驟1-1-1)將聲學陣列A各陣元接收到的聲信號分成多拍，每拍時間長度為ΔT，前后相鄰兩拍重疊P％，并對每一拍信號做傅里葉變換得到頻域信號；聲學陣列A的頻域信號為s_A(f；t)＝[s_A1(f；t),s_A2(f；t),...,s_AM(f；t)]^T；f是信號頻率，t是當前拍數據的起始時刻；M是聲學陣列A的陣元個數；(·)^T表示轉置；

步驟1-1-2)以聲學陣列A的幾何中心為參考點，計算聲學陣列A各頻點的在波束形成掃描方位θ的加權向量w_A(f,θ)＝[w_A0(f,θ),w_A1(f,θ),...,w_AM-1(f,θ)]^T，其中

其中，τ_Am(θ)表示聲學陣列A的第m+1個陣元相對于參考點的時延：

v(θ)＝-[cosθ,sinθ]^T，

p_Am＝[p_xm,p_ym]^T，

v(θ)是入射信號的單位向量，p_Am為第m+1個陣元相對于參考點的二維坐標，c0為參考聲速；

步驟1-1-3)計算聲學陣列A指向方位θ的波束形成結果b_A(f,θ；t)：

b_A(f,θ；t)＝w_A^H(f,θ)s_A(f；t)

其中，(·)^H表示共軛轉置；θ的取值范圍為[θ₀-45°，θ₀+45°]，θ₀表示聲學陣列A和聲學陣列B的參考陣元連線的角度；

步驟1-1-4)對聲學陣列A的一段時間[t₁，t₂]內的多拍數據進行步驟1-1-1)至步驟1-1-3)的處理，獲得聲學陣列A的寬帶波束輸出結果H_A(θ,t)：

其中，符號“Σ”表示求和；

步驟1-1-5)根據聲學陣列A的寬帶波束輸出結果，獲得某一目標相對于聲學陣列A的隨時間t變化的方位歷程θ_A(t)。