申请/专利权人：西北工业大学

申请日：2021-08-09

公开（公告）日：2024-05-31

公开（公告）号：CN113704685B

主分类号：G06F17/15

分类号：G06F17/15;G06F17/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.31#授权;2021.12.14#实质审查的生效;2021.11.26#公开

摘要：本发明涉及一种基于垂直线列阵的盲解卷积方法，适用于深海大深度垂直线列阵与海面附近宽带声源之间信道冲击响应的估计问题，属于海洋工程、水声工程、阵列信号处理和声呐技术等领域。本发明方法将常规宽带波束输出中直达波和海面反射波的时延差信息引入信道冲激响应估计中，利用多途时延差信息和波束形成器输出相位构造新的相位补偿项。本发明在典型深海环境下，所提方法能够正确地估计出声源和接收阵列之间的信道冲激响应，其估计效果优于现有RBD方法。且本方法计算简单、计算量小。

主权项：1.一种基于垂直线列阵的深海盲解卷积方法，其特征在于步骤如下：步骤1：在深海海底布放一套垂直线列阵接收海面声源发出的宽带信号；所述的垂直线列阵由M个阵元组成，阵元间隔为d，阵列采样频率为fs，第j个阵元接收的时域信号为xjk，k为采样时间点；步骤2：对垂线阵接收信号进行频域宽带波束形成，具体流程如下：首先对阵元接收信号进行快速傅立叶变换，得到频域接收信号，记第j个阵元的频域接收信号为Xjf；其次，在指定频带[B1,B2]Hz内，对每个频点上的接收信号进行波束形成，频点fn处指向角度θ的波束形成器权值为 其中上标“T”表示转置运算，c为波束形成参考声速，i为虚数单位；频点fn处指向角度θ的波束形成器输出为 其中上标“H”表示共轭转置运算，“×”表示向量相乘，n＝1,2,…,N，N为波束形成频点数；在指定频带[B1,B2]Hz内，将所有频点的波束形成器输出非相干叠加，得到宽带波束形成方位谱 步骤3：记波束形成方位谱Bθ的最大值对应的角度为θmax，取θmax方向对应的所有频点的波束形成器输出组成向量Yθmax＝[Yθmax,f1,Yθmax,f2,…Yθmax,fN]T4步骤4：对步骤3中波束形成器输出向量Yθmax进行快速逆傅里叶变换，得到波束形成器输出的时域信号yk,θmax＝2real{IFFT{Yaθmax}}5其中real{·}表示取实部运算，IFFT{·}表示快速逆傅立叶变换，Yaθmax表示补零后的频域波束形成器输出向量；步骤5：对yk,θmax进行自相关，得到自相关函数 其中L为接收机开机时长，对Rσ,θmax进行峰值搜索，得到直达路径和海面反射路径之间的时延差σDSR 其中max{·}表示取最大值；步骤6：使用θmax方向的波束形成器输出和直达-海面反射路径的时延差σDSR构造相位补偿因子，频点fn处的相位补偿因子为 其中arg·表示取相位运算；步骤7：使用步骤6中的相位补偿因子对阵元接收信号进行相位补偿，得到信道冲激响应的估计结果；第j个阵元频点fn的频域信道冲激响应估计结果为 步骤8：对步骤7所得到的频域信道冲激响应进行快速逆傅里叶变换，得到时域信道冲激响应结果；将第j个阵元对应的所有频点处的频域冲激响应结果组成向量Gj＝[Gjf1,Gjf2,…GjfN]T10对Gj进行补零操作，将处理频带外的分量置零；对补零后的频域冲激响应Gaj进行快速逆傅立叶变换即可得到第j个阵元处的时域信道冲激响应gjk＝2real{IFFT{Gaj}}11步骤9：对于垂线阵的所有阵元执行步骤7和步骤8，即可得到垂直线列阵与声源之间信道冲激响应的估计值。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西北工业大学 一种基于垂直线列阵的深海盲解卷积方法

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