[發明專利]一種具備聲識別觸發記錄功能的水聲記錄儀及其工作方法

在審

• 申請號: 202211433423.3
• 申請日: 2022-11-16
• 公開（公告）號: CN116125539A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 馮向超;郭建華;鞏小東;倪秀輝;孟雍祥;袁幸杰;李新娟;孫嵩;廉志貴
• 申請（專利權）人: 山東省科學院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號: G01V1/38
• 分類號: G01V1/38;G01H3/00
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 段宏超

1.一種具備聲識別觸發記錄功能的水聲記錄儀，包括殼體，設置在殼體外側的水聽器，其特征在于：所述殼體內設置有用于控制水聽器采集水下信號的主電路板，用于儲存水聽器采集信號的錄音電路板，用于向主電路板和錄音電路板供電的電池組，所述主電路板包括用于識別處理水下信號的信號處理器，所述主電路板與錄音電路板之間設置有用于控制錄音電路板通、斷電的錄音電路開關，所述水聽器收集水下信號將水下信號發送至信號處理器，信號處理器對水下信號進行識別處理，向錄音電路開關發送通、斷電信號。

2.根據權利要求1所述的具備聲識別觸發記錄功能的水聲記錄儀，其特征是：所述信號處理器包括前置放大電路、微控制單元、微控制單元電路，所述錄音電路開關包括用于控制錄音電路板的濾波電路，通過阻抗變換控制錄音電路板通斷電的場效應管控制電路，用于微控制單元輸出電平的控制濾波電路的I/O口電源控制電路。

3.根據權利要求2所述的具備聲識別觸發記錄功能的水聲記錄儀，其特征是：所述錄音電路包括接受濾波電路信號的聲卡，接受場效應管控制電路控制的供電電路，以及用于存儲水聲信號的錄音電路，所述聲卡和供電電路分別控制錄音電路。

4.根據權利要求3所述的具備聲識別觸發記錄功能的水聲記錄儀，其特征是：所述信號處理器還包括用于建造聲音模型的單片機，用于為單片機供電的模擬供電電路。

5.根據權利要求4所述的具備聲識別觸發記錄功能的水聲記錄儀，其特征是：所述主板電路還包括用于轉換電池組電壓的電源芯片和線性穩定器，所述電源芯片輸出3V和5V電壓，所述線性穩壓器輸出3.3V電壓。

6.根據權利要求5所述的具備聲識別觸發記錄功能的水聲記錄儀，其特征是：所述錄音電路板設置于主電路板背面，所述電池組設置于主電路板和錄音電路板上方，所述電池組放電端與主電路板連接。

7.根據權利要求6所述的具備聲識別觸發記錄功能的水聲記錄儀，其特征是：所述水聽器收集水聲信號并將水聲信號轉換成微弱電信號輸送到前置放大電路，所述前置放大電路對電信號放大處理后將信號輸送到微控制單元進行聲識別算法檢測，所述微控制單元檢測完成后向I/O口電源控制電路和場效應管控制電路發送控制信號，所述I/O口電源控制電路通過控制濾波電路控制聲卡，聲卡向錄音電路發送錄音信號；所述場效應管控制電路通過自身阻抗變換控制供電電路供電，供電電路供電后錄音電路開始錄音。

8.一種如權利要求1-7任一項所述的具備聲識別觸發記錄功能的水聲記錄儀的工作方法，其特征在于：所述工作方法包括以下步驟：

步驟一：設定水聲檢測模型并設定梅爾頻率倒譜系數的閾值；

步驟二：水聽器檢測收集水聲信號，并將水聲信號轉換成為電信號，前置放大電路將放大后的電信號輸送至微控制單元；

步驟三：微控制單元對信號進行A/D轉換，對數字信號進行預加重、分幀和加窗預處理，并進行短時能量檢測，若短時能量檢測低于閾值，錄音電路板斷電；若短時能量檢測高于閾值，通過聲波識別算法進行聲信號檢測；

步驟四：微控制單元在聲信號檢測后，將檢測的聲音信號的梅爾頻率倒譜系數與設定的梅爾頻率倒譜系數進行互相關得到相似度值，若相似度值小于設定的閾值，微控制單元則向錄音電路開關發送斷電信號，錄音電路開關控制錄音電路板斷電；若相似度值大于或等于設定的閾值，微控制單元則向錄音電路開關發送通電信號，錄音電路開關控制錄音電路板通電，并開始錄音；

步驟五：錄音電路板錄音時間設置為T，錄音時間到達T后，重復上述步驟。

9.根據權利要求8所述的具備聲識別觸發記錄功能的水聲記錄儀的工作方法，其特征是：在步驟三中，所述短時能量檢測包括以下步驟：在進行短時能量檢測時，若連續3幀的短時能量沒有高于所設置的閾值，則使錄音電路板處于斷電狀態，重復之前的步驟；若連續3幀的短時能量高于設定的閾值，則初步認為是想要記錄的聲信號，進行下步檢測。

10.根據權利要求8所述的具備聲識別觸發記錄功能的水聲記錄儀的工作方法，其特征是：在步驟三中，所述聲波識別算法是基于短時能量與互相關分析的聲檢測識別算法，所述聲檢測識別算法流程包括以下步驟：

S1：將預處理的信號進行快速傅里葉變換；

S2：將快速傅里葉變換處理過的信號通過由若干帶通濾波器組成的梅爾濾波器組；

S3：計算每個梅爾濾波器組輸出的對數能量；

S4：經過離散余弦變換得到梅爾頻率倒譜系數。