[发明专利]一种舰船辐射噪声检测方法

权利要求书

1.一种舰船辐射噪声检测方法，其特征在于包括下述步骤：

第一步：利用声呐采集海洋中的声信号，记为g(t)，即为输入信号；

第二步：构造信号检测输入系统

利用Duffing振子检测系统，系统公式为：

其中，式中x、y为系统输出，分别为 x、y的导数，k为阻尼系数，-αx+βx³为非线性恢复力，α、β为非线性恢复力系数，rcos(ωt)为内策动力，ω为内策动力频率，r为内策动力幅值，g(t)为输入信号，参数设置为k＝0.5,α＝1,β＝1,ω＝1，利用Melnikov方法取r＝0.8，使系统处于混沌临界状态；

Duffing振子系统初始状态为

第三步：将第一步中的信号g(t)输入到第二步中的式(1)中，利用四阶自适应步长龙格库塔方法对公式(1)进行求解，初值定为(1,1)，得出系统方程解(x,y)，其中x,y均为向量，以方程解中的x为横轴，y为纵轴，得到输出数据的相空间图形；

输入信号同时含有单频信号、混沌特性信号和高斯噪声信号，即

其中s₁(t)＝Acos(ωt)，A为输入信号幅值，s₂(t)为一种或多种混沌特性信号的和，s₃(t)为高斯白噪声信号或色噪声信号，其中ξ,ζ,为0或1，且ξ,ζ,不同时为零；

第四步，搜索公式(1)的解(x,y)，分别得到向量x的最大值X_max和最小值X_min以及向量y的最大值Y_max和最小值Y_min，以X_max到X_min的距离为宽度，Y_max到Y_min的距离为高度组成一个长方形区域，将此长方形区域均分为2行n列的网格；

第五步：统计每个网格中的数据量k_i，利用

计算每个网格出现数据的概率p_i，得到2*n个格子的分布列，其中C为系统相空间中的总数据量；

第六步：利用Bandt-Pompe算法及统计复杂度计算方法得到接收信号的统计复杂度，根据统计复杂度值大小进行目标检测，统计复杂度的计算方法如下：

Shannon熵表示概率分布为P＝{p_i,i＝1,…,N}的物理过程的不确定程度，表述为

Shannon熵的最大值为概率分布为均匀分布P_e＝{1/N,…,1/N}时的取值，由此，标准Shannon熵为

其中S_max＝S[P_e]＝lnN，P_e＝{1/N,…,1/N}表示均匀分布，0≤H_S[P]≤1；

失衡度K[P]度量系统任一状态T时的概率分布P与均匀分布P_e之间的距离D_S表述为：

K[P]＝K₀·D_S[P,P_e] (7)

其中K₀是归一化常数，则0≤K[P]≤1，D_S选用Jensen-Shannon散度J_S进行刻画，即对概率空间中任意两个分布P₁和P₂，表述为：

J_S[P₁，P₂]＝{S[(P₁+P₂)/2]-S[P₁]/2-S[P₂]/2} (8)

那么，失衡度表述为

K_J[P]＝K₀·J_S[P,P_e] (9)

其中，归一化常数K₀为J_S[P,P_e]取最大值时的倒数，完全有序状态和均匀分布之间的距离为J_S[P,P_e]取值的最大值；

则由如式(6)所示的标准Shannon熵和式(9)所示的失衡度，可得统计复杂度为：

定义阈值为0.05，若统计复杂度大于0.05则判定有目标，小于0.05则判定无目标。