[发明专利]一种基于频率预估的单矢量水听器信号来波方向估计方法

摘要

本发明公开了一种基于频率预估的单矢量水听器信号来波方向估计方法,包括：获取待处理的单矢量水听器信号的声压、X、Y方向上的振速信号采集序列，计算离散傅里叶变换；对信号来波方向进行初估计得到信号来波方向；根据初估计的信号来波方向选用不同的频率偏差估计信号频率；分别计算声压信号、X方向和Y方向振速信号采集序列在预估信号频率处的单点傅里叶变换；将声压信号采集序列的单点傅里叶变换结果分别与X、Y方向振速信号采集序列的单点傅里叶变换进行共轭相乘，并计算得到共轭相乘的实部，代入反三角函数进行计算得到单矢量水听器信号的来波方向。本发明可更加精确提取矢量水听器三路信号的频谱，在同一信噪比条件下，估计精度更高。

主权项

1.一种基于频率预估的单矢量水听器信号来波方向估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：获取待处理的单矢量水听器信号的声压信号采集序列p(n₁)和在X、Y方向上的振速信号采集序列v_x(n₂)、v_y(n₃)，其中p(n₁),n₁＝0,1,…N‑1,v_x(n₂),n₂＝0,1,…N‑1,v_y(n₃),n₃＝0,1,…N‑1，所述n₁、n₂、n₃分别表示采样点，N表示采样点个数，N取值为2的整数次幂，且N≥4；步骤二：分别计算声压信号采集序列p(n₁)和在X、Y方向上的振速信号采集序列v_x(n₂)、v_y(n₃)的离散傅里叶变换X(k)、V_x(k)和V_y(k)，其中k表示X(k)，V_x(k)和V_y(k)的离散频率索引；步骤三：依据计算的离散傅里叶变换X(k)、V_x(k)和V_y(k)对信号来波方向进行初估计得到初估计的信号来波方向θ₁；步骤四：根据初估计的信号来波方向θ₁估计信号频率具体为：步骤(4.1)通过离散傅里叶变换X(k)、V_x(k)和V_y(k)分别计算得到频率偏差δ_p、δ_y、δ_x；步骤(4.2)根据初估计的信号来波方向θ₁选用不同的频率偏差δ_p、δ_y、δ_x计算相对频率偏差δ：若|sinθ₁|>|cosθ₁|，选用声压与Y方向振速的频率偏差计算相对频率偏差δ：若|cosθ₁|>|sinθ₁|，选用声压与X方向振速的频率偏差计算相对频率偏差δ：若|cosθ₁|＝|sinθ₁|，选用声压，X方向振速与Y方向振速的频率偏差相对计算频率偏差δ：步骤(4.3)利用相对频率偏差δ预估信号频率其中，Δf为长度为N的离散傅里叶变换的频率分辨率，Δf＝f_s/N，f_s信号为采样频率；步骤五：分别计算声压信号、X方向和Y方向振速信号采集序列p(n₁)、v_x(n₂)和v_y(n₃)在预估信号频率处的单点傅里叶变换结果Z_p,Z_x,Z_y；步骤六：将声压信号采集序列的单点傅里叶变换结果Z_p分别与X、Y方向振速信号采集序列的单点傅里叶变换结果Z_x,Z_y进行共轭相乘，并计算得到共轭相乘的实部ξ_x和ξ_y；步骤七：根据共轭相乘的实部ξ_x和ξ_y，代入反三角函数进行计算得到单矢量水听器信号的来波方向