[发明专利]一种使用水听器接收信号估计空中运动声源速度的方法有效

专利信息
申请号: 201810822777.4 申请日: 2018-07-25
公开(公告)号: CN109085595B 公开(公告)日: 2022-06-07
发明(设计)人: 杨益新;张博轩;郭西京 申请(专利权)人: 西北工业大学
主分类号: G06F17/15 分类号: G06F17/15
代理公司: 西安凯多思知识产权代理事务所(普通合伙) 61290 代理人: 王鲜凯
地址: 710072 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 使用 水听器 接收 信号 估计 空中 运动 声源 速度 方法
【权利要求书】:

1.一种使用水听器接收信号估计空中运动声源速度的方法,其特征在于步骤如下:

步骤1:放大水听器接收到的信号并记录,记为sr(t),声源为亚音速飞机,并且声波在跨介质入水的过程中入射角小于临界角12.8°;声源某一特定线谱的原始频率恒为f0,运动速度为v,高度为h,CPA时间为μc

步骤2:对记录到的信号sr(t)利用STFT进行预处理,得到接收信号的时频分布后采用带通滤波,对滤波后的信号进行希尔伯特变换得到相应的复信号z(t);

步骤3:利用PCT对预处理后的信号z(t)进行时频分析,得到预处理后信号z(t)的时频分布:

PCT的定义式

其中:τ表示对信号做PCT的时刻,f表示信号频率,wα(t)表示非负、对称且归一化实窗;

采用高斯函数,α给定了高斯窗的时间跨度,和分别为频率旋转算子和频移算子;

所述β=(β11,...,βN)为多项式系数向量;

通过迭代实现以β为系数的多项式对信号瞬时频率的最优逼近,收敛后得到最优多项式系数,相应的PCT结果将在下一步被用来估计信号z(t)的瞬时频率;

步骤4:在时刻τk对信号能量在频率上的分布进行三点二次插值,能量峰值对应的频率即为信号的瞬时频率估计值以此获得信号在采样时间上的瞬时频率估计序列其中,τk表示时间序列中的第k个时刻,K表示时间序列的长度;

步骤5:以水下观测空中运动线谱声源的瞬时频率模型在非线性最小二乘准则下拟合逼近上一步得到的瞬时频率估计序列通过迭代算法估计声源参数,当算法收敛后即得到声源速度的估计值

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