[發明專利]一種用于分離正弦信號和隨機噪聲的復平面分布統計法

在審

• 申請號: 202211111568.1
• 申請日: 2022-09-13
• 公開（公告）號: CN115452137A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 佟昊陽;易燕;李水;陳毅;趙涵
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一五研究所
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G01V1/28;G01V1/36
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 宋飛燕

1.一種用于分離正弦信號和隨機噪聲的復平面分布統計法，其特征在于：其步驟為：

(1)根據水域中存在的聲源激發聲波，聲源激發聲波的時域函數表達式為S(t)，利用傳感器測量噪聲信號；

(2)聲波經過t₀時間后到達傳感器處，傳播損失為1-α，傳感器采樣率為fs，則此時傳感器自t＝t₀時刻起采集到的離散信號為R[n]，R[n]的表達式為：

R[n]＝α·S[n]+N[n] (1)

式中，N[n]為傳感器測量得到的隨機噪聲信號；n為采集卡采集得到的數據數組的元素編號；

(3)此時對離散信號R[n]做FFT變換，得到R[n]的頻譜數組R_f[n]，R_f[n]的表達式為：

R_f[n]＝α·S_f[n]+N_f[n] (2)

式中S_f[n]是S[n]的FFT數組，N_f[n]是N[n]的FFT數組，兩者皆為復數數組；

(4)若此時α·S_f[n]/N_f[n]1，則無法得到目標信號α·S_f[n]的值，因此需要使用復平面分布統計法；

(5)假設采集卡的采樣率f_s遠大于S_f[n]頻率成份的最大頻率，隨后將R[n]按照公式(3)：

R^(x)[m]＝R[(m+1)·x] (3)

拆分成x個數組，將原始信號拆分成3個R^(x)[m]數組，則此時，

R^(x)[m]＝α·S[(m+1)·x]+N[(m+1)·x] (4)

(6)由于噪聲信號具有隨機性，而S[(m+1)·x]與S[n]間僅有采樣率不同，頻率成份相同，而任意一組S[(m+1)·x]的FFT數組是基本相同的，因此公式(4)可以表示為：

R_f^(x)[m]＝α·S_f[m]+N_f[m]mn_max/x (5)

式中，n_max為數組R[n]中的元素數量，可見通過拆分，對于任意確定整數m，R_f^(x)[m]成為了R_f[m]以α·S_f[m]為中心，N_f[m]為分布規律的一個集合；

(7)當x足夠大時，利用集合估算分布函數確定分布的中心，得到α·S_f[m]的具體值。