[发明专利]一种基于多普勒频移变化率的舰船线谱噪声源定位方法

摘要

本发明提供了一种基于多普勒频移变化率的舰船线谱噪声源定位方法，在现有的单个水听器测量舰船辐射噪声的平台上，利用测量时舰船与测量水听器之间相对运动产生的多普勒效应，结合首次提出的L-相位分布，提取多普勒信号的多普勒频移变化率，实现了舰船低频线谱噪声源的定位，该方法实施简单，测量精度比通过特性法要高。

主权项

1.一种基于多普勒频移变化率的舰船线谱噪声源定位方法，其特征在于包括下述步骤：1）在舰船上任意固定位置L_c处布放一个已知的水声同步定位仪作为信标源，舰船以速度ν做匀速直线航行，由远及近接近测量水听器并由近及远离开测量水听器，测量水听器与舰船运动轨迹的正横距离为R₀，在这个过程中测量水听器接收舰船辐射的声信号，并将其转换成电压信号s(t),0＜t≤T，t表示时间，T表示数据记录的时间长度；2）把采集得到的水听器接收信号s(t)做快速傅立叶变换分析频谱，找到信号中存在的低频线谱，其频率选择为m＝1,2,…,M，M表示低频线谱的个数，通过带通滤波器分离出存在线谱的频带宽度为各个小区域信号，得到各个低频线谱噪声源多普勒信号s_m(t)，将分离出的线谱噪声源多普勒信号s_m(t)复数化得到多普勒解析信号z_m(t)，其中z_m(t)＝s_m(t)+jH[s_m(t)]，H[s_m(t)]表示信号s_m(t)的希尔伯特变换；3）多普勒信号z_m(t)瞬时频率的变化率称作多普勒频移变化率，表达式为Ωm(t)=-fm0c2v2R02[R02(c2-v2)+v2c2(t-tm0)2]3/2,]]>f_m0表示舰船上各辐射线谱噪声源信号的频率，t_m0为各线谱噪声源通过正横位置离测量水听器最近时的正横时刻；利用L-相位分布提取多普勒信号z_m(t)的多普勒频移变化率，多普勒信号z_m(t)的LPD为：LPDzm(t,Ω)=∫0+∞zmL2(t+τL)zmL2(t-τL)exp(-jΩτ2)dτ,]]>其中Ω为频率变化率，τ为时间延迟，L为常数，取为大于等于8的整数；通过一维峰值搜索得到信号z_m(t)的多普勒频移变化率Ω^m(t)=argmaxΩ{LPDzm(t,Ω)};]]>4）获得已知位置L_c信标源通过测量水听器时的正横时刻t_c0、舰船运动轨迹的正横距离R₀，根据步骤(3)中信号z_m(t)的多普勒频移变化率的表达式，利用非线性最小二乘估计法得到舰船上各线谱噪声源通过测量水听器时的正横时刻和线谱声源的频率估计值{t^m0,f^m0}=argmintm0,fm0{∫0T[Ωm(t)-Ω^m(t)]2dt};]]>5）利用各噪声源和信标源通过测量水听器的正横时刻差值，根据式子确定舰船上纵向分布的各噪声源位置L_m。