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基于浅海声强干涉的双水听器运动声源速度估计

姚远 孙超 谢磊 刘雄厚

姚远, 孙超, 谢磊, 等. 基于浅海声强干涉的双水听器运动声源速度估计[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(2): 278-284 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0068
引用本文: 姚远, 孙超, 谢磊, 等. 基于浅海声强干涉的双水听器运动声源速度估计[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(2): 278-284 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0068
YAO Yuan, SUN Chao, XIE Lei, LIU Xionghou. Velocity Estimation of Moving Acoustic Source Based on Acoustic Intensity Interference with Dual Hydrophones in Shallow Water[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2023, 31(2): 278-284. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0068
Citation: YAO Yuan, SUN Chao, XIE Lei, LIU Xionghou. Velocity Estimation of Moving Acoustic Source Based on Acoustic Intensity Interference with Dual Hydrophones in Shallow Water[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2023, 31(2): 278-284. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0068

基于浅海声强干涉的双水听器运动声源速度估计

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0068
详细信息
    作者简介:

    姚远:姚 远(1990-), 男, 在读博士, 主要研究方向为水声信息处理和目标定位

  • 中图分类号: U674.941; TB565.1

Velocity Estimation of Moving Acoustic Source Based on Acoustic Intensity Interference with Dual Hydrophones in Shallow Water

  • 摘要: 针对低信噪比时难以利用低频分析记录谱中宽带连续谱条纹状干涉图样估计声源运动速度的问题, 提出一种基于双水听器利用线谱声强干涉起伏估计运动声源速度的方法。该方法利用声源运动参数对时间维线谱声强干涉起伏进行重采样, 得到满足正比关系的不同频率线谱声强干涉起伏。通过建立两频率线谱声强干涉起伏之间相关系数的代价函数, 搜索出双水听器各自对应的最近通过时间和距速比参数, 再结合声源与双水听器的距离位置关系, 最终解算出声源运动速度。仿真实验表明, 该方法能有效估计声源运动速度, 对背景噪声下低速运动声源有较好的测速效果

     

  • 图  1  声源相对水听器的运动示意图

    Figure  1.  Illustration of relative position between hydrophone and moving source

    图  2  声源运动轨迹与双水听器之间的位置关系示意图

    Figure  2.  Illustration of relative position between dual hydrophones and moving source trajectory

    图  3  声源速度估计的基本处理流程

    Figure  3.  Basic flowchart of acoustic source velocity estimation

    图  4  波导环境参数

    Figure  4.  Waveguide environment parameters

    图  5  第1号水听器接收信号的LOFAR谱

    Figure  5.  LOFAR spectrum of the receiving signal with hydrophone No.1

    图  6  第1号水听器100~950 s时间区间内300 Hz和350 Hz线谱声强干涉起伏

    Figure  6.  Interference fluctuation of 300 Hz and 350 Hz acoustic intensity with hydrophone No.1 from 100 s to 950 s

    图  7  根据第1号水听器频率300 Hz和350 Hz声强干涉起伏计算得到代价函数

    Figure  7.  Cost functions of acoustic intensity interference fluctuation of hydrophone No.1 at 300 Hz and 350 Hz

    图  8  根据第1号水听器频率300 Hz和350 Hz声强干涉起伏计算得到不同时间区间的参数估计结果

    Figure  8.  Motion parameter estimation results in different time intervals which obtained by acoustic intensity interference fluctuation of hydrophone No.1 at 300 Hzand 350 Hz

    图  9  根据第2号水听器频率300 Hz和350 Hz声强干涉起伏计算得到不同时间区间的参数估计结果

    Figure  9.  Motion parameter estimation results in different time intervals which obtained by acoustic intensity interference fluctuation of hydrophone No.2 at 300 Hz and 350 Hz

    图  10  不同声源速度估计结果

    Figure  10.  Estimation results of velocity with different acoustic sources

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-04
  • 修回日期:  2023-01-09
  • 录用日期:  2023-02-14
  • 网络出版日期:  2023-03-28

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