[发明专利]基于非线性贝叶斯理论的水声信号频散特征被动反演方法有效

专利信息
申请号: 202010282721.1 申请日: 2020-04-12
公开(公告)号: CN111563233B 公开(公告)日: 2023-03-24
发明(设计)人: 杨益新;周建波 申请(专利权)人: 西北工业大学
主分类号: G06F17/14 分类号: G06F17/14;G06F17/18
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: 基于 非线性 贝叶斯 理论 信号 特征 被动 反演 方法
【说明书】:

发明涉及一种基于非线性贝叶斯理论的简正波频散曲线被动反演方法,从统计角度定性和定量的分析反演结果的不确定性,为反演结果的可信度提供参考。首先利用噪声干涉仪技术与简正波分离技术,被动提取各阶水声信号的频散特征,然后利用自适应单纯形法模拟退火算法开展海底参数的反演,给出各个反演参数的边缘概率分布,为反演结果的准确性提供评判参考。

技术领域

本发明属于水声信号频散特征被动反演方法,涉及一种基于非线性贝叶斯理论的水声信号频散特征被动反演方法,将贝叶斯理论应用于水声信号频散特征提取并被动反演中,从而为被动反演结果的准确性提供评判依据。

背景技术

文献《Characterizing the seabed by using noise interferometry and timewarping》给出了一种基于海洋环境噪声信号的水声信号频散特征被动提取方法,并将其应用于地声参数反演中。首先利用海洋环境噪声信号提取两点之间的时空互相关函数,通过对互相关函数做warping变换分离不同阶模态信号,进而得到水声信号各阶简正波的频散特征,最后利用频散特征对地声参数进行了反演。论文虽然给出了海底参数反演结果,但是反演的基底参数不理想,与主动反演结果差异较大,此外,该论文没有对参数的不确定性进行分析,无法评价反演结果的可信度。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处,本发明提出一种基于非线性贝叶斯理论的水声信号频散特征被动反演方法。

技术方案

一种基于非线性贝叶斯理论的水声信号频散特征被动反演方法,其特征在于步骤如下:

步骤1、利用噪声干涉仪技术与简正波分离技术,被动提取各阶水声信号的频散特征:

根据噪声干涉仪技术,空间两点噪声场互相关函数的导数用两点之间的因果格林函数与反因果格林函数之和表征:

其中C(τ,r1,r2),G(τ,r1,r2)和G(-τ,r1,r2)分别为r1,r2两点间噪声场时空互相关函数、因果格林函数与反因果格林函数,τ为时延;

通过对互谱密度函数C(ω,r1,r2)做反傅里叶变换得到噪声场时空互相关函数C(τ,r1,r2):

其中为反傅里叶变换,C(ω,r1,r2)为r1,r2两点间噪声场互谱密度函数;

通过对两个水听器接收的声压信号求数学期望得到互谱密度函数:

C(ω,r1,r2)=E[P(ω,r1)P*(ω,r2)]

其中P(ω,r1)和P*(ω,r2)分别为第一个水听器在角频率ω处的复声压以及第二个水听器在角频率ω处的复声压共轭,采用Warping变换来进行简正波分离,Warping变换之后的噪声场时空互相关函数W(τ,r1,r2)为:

其中h(t)为warping算子:

tR为信号起始时间,tR=R/c,R和c分别为两水听器间距以及水中声速;

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