[发明专利]一种复杂场景下的水面目标辐射噪声模拟方法

摘要

本发明涉及一种复杂环境下的水面目标噪声信号模拟方法，包括：首先，根据所要模拟的辐射噪声信号及环境特点，输入信号模拟所需参数的初始值；其次，根据环境特性设定频率响应滤波器；然后，利用噪声信号模拟所需参数的初始值以及频率响应滤波器分别生成水面目标的线谱信号、连续谱信号和环境噪声信号；最后将生成的线谱信号、连续谱信号和环境噪声信号进行叠加，得到复杂环境下的水面目标辐射噪声。

主权项

1.一种复杂环境下的水面目标噪声信号模拟方法，包括：首先，根据所要模拟的辐射噪声信号及环境特点，输入信号模拟所需参数的初始值；其次，根据环境特性设定频率响应滤波器；然后，利用噪声信号模拟所需参数的初始值以及频率响应滤波器分别生成水面目标的线谱信号、连续谱信号和环境噪声信号；最后将生成的线谱信号、连续谱信号和环境噪声信号进行叠加，得到复杂环境下的水面目标辐射噪声；该方法具体包括：步骤1、根据所要模拟的辐射噪声信号及环境特点，输入信号模拟所需参数的初始值；其中，信号模拟所需参数包括：水下声速c，水面目标与接收设备间距离m，水面目标的线谱数量N、频率f_i、初始相位和谱级SL_l，连续谱信号的谱级SL_b，环境噪声的起始频率f_s、截止频率f_e、1kHz处谱级NL_1kHz；步骤2、根据环境特性设定用于模拟连续谱噪声信号的频率响应滤波器，该滤波器的频率响应满足高于谱峰频率时，噪声强度按照每倍频程6dB衰减，低于谱峰频率时衰减为零；步骤3、生成宽带白噪声信号副本；步骤4、根据步骤1设置的噪声信号参数初始值模拟水面目标的线谱噪声信号s(t)，其线谱信号表示为：其中s_i(t)为单个线谱信号，f_i和分别为线谱信号频率和初始相位，为线谱信号的幅值，SL_a为接收端水声信号的线谱谱级，其表达式为：SL_a＝SL_l+MP‑TL；MP为接收设备固定增益，其是一常数值，TL为水面目标信号到接收设备能量损失，表示为：TL＝20*log(m)+60dB；m为水面目标与接收设备间距离；步骤5、将步骤3生成宽带白噪声信号副本通过步骤2所构建的频率响应滤波器，生成水面目标连续谱噪声信号；步骤6、求取环境噪声信号幅值，然后将步骤3生成的宽带白噪声信号副本通过步骤2所构建的滤波器生成环境噪声信号副本；之后在环境噪声信号副本的基础上，依据计算得知的环境噪声信号幅值来控制环境噪声的强弱，最终生成环境噪声信号；步骤7、分别将步骤4生成的线谱信号、步骤5生成的连续谱信号和步骤6生成的环境噪声信号进行叠加，得到复杂环境下的水面目标辐射噪声，计算式如下：S_rad(t)＝s(t)+s_W(t)+s_N(t)；其中S_rad(t)为模拟出的水面目标辐射噪声信号，s(t)为辐射噪声中的线谱信号分量，s_W(t)为辐射噪声中的连续谱信号分量，s_N(t)为辐射噪声中的环境噪声信号分量；上述步骤4、步骤5、步骤6没有严格的先后顺序，能够任意选择执行其中一个步骤，也能同时执行三个步骤。