[发明专利]一种自动获取船舶螺旋桨变速旋转时间区间方法

权利要求书

1.一种自动获取船舶螺旋桨变速旋转时间区间方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对采样后的观测信号r(n)依次进行带通滤波、绝对值包络检波，并消除直流分量，得到包络信号，其中，n为正整数，所述绝对值包络检波的过程为：

E0(l)=1M∑j=1M|r(Mn+j)|---(1)]]>

其中M是绝对值检波的平均点数，满足：

M≤int(F_s/f_h)                                   (2)

式(2)中F_S为采样频率，f_h是带通滤波器的最高频率，int表示取整，在绝对值检波后，采样率降为F_S/M；

消除直流分量的过程为：

E(l)=E0(l)-1L∑l=1LE0(l)---(3)]]>

式中L是E₀(l)的点数；

S2、以宽度为T_W的滑动窗对E(l)进行截取，然后依次进行2^K点快速傅里叶变换和频域恒虚警率处理，K为正整数，经频域恒虚警率处理后超过阈值的点保留，低于阈值的点置零，再对输出结果进行灰度转换，形成一行调制包络谱分析结果，频域恒虚警率处理的阈值Th由公式(4)确定：

Th＝m+dσ                                         (4)

式(4)中d是由恒虚警概率决定的检测因子，m为无船舶目标时经步骤S1处理后频谱幅度值的均值，σ为无船舶目标时经步骤S1处理后频谱幅度值的方差；

S3、以步进时间t_D将滑动窗进行滑动，重复步骤S2，获得多行调制包络谱分析结果，并形成瀑布图的形式，从而获得包络谱瀑布图，记为G(x，y)，其中x＝X₁，X₁+1，…，X_H和y＝1，2…Y分别代表时间和频率轴上的变量：

X1=int(2K-1MFl/Fs)XH=int(2K-1MFh/Fs)H=XH-X1+1Y=int((T-TW)/tD)---(5)]]>

式(5)中(F_l，F_h)为步骤S1的处理过程所分析的频率范围，T为观测信号r(n)的总观测时间；

S4、初始化标志位：Y1＝0，Y2＝Y，W1＝0，W2＝Y；

S5、对G(x，y)进行0角度的Radon变换，并将Radon变换的横坐标s转换成频率号x，转换公式为：

x=int(2K-1M(Fh+Fl)FS)+s---(6)]]>

从而得到随频率变化的0角度Radon变换输出R(x)；

S6、对R(x)的峰值进行分析：

若R(x)＝0，变速时间区间识别过程结束；

当R(x)≠0时，确定R(x)最大值的位置，即峰值位置的频率号x_M，并计算该峰值位置两侧相临的连续超过该峰值一半的频率点数N_P，以获得谱峰宽度：

WR=NPFS2KM---(7)]]>

若谱峰宽度大于预设的线谱宽度门限Th_W，转到步骤S8；

若谱峰宽度小于设定的线谱宽度门限Th_W，执行步骤S7；

S7、将螺旋桨匀速旋转与螺旋桨变速旋转的时间段进行区分：

对G(x，y)沿频率号x_M所代表的线谱按时间从前向后进行谱线跟踪，Y1取最先跟踪到线谱的行数，Y2取最后跟踪到线谱的行数，跟踪的实现方法为：对第y行及其两侧相邻的预设Y_W行中搜索G(x，y)在x_M±x_P范围内的非零值，其中x_P为允许频率的抖动频点数，若非零值的个数Y_N与Y_W+1的比值大于0.5，则认为第y行跟踪到线谱，否则认为第y行未跟踪到线谱；

若Y1≥0，Y2＝Y，变速时间区间识别过程结束；

若Y1≥0，Y2＝Y_R≥Y1，将G(x，y)的前Y_R行的频谱值置零，即G(x，y∈[0，Y_R])＝0，并置标志位W1＝Y_R，并返回步骤S5；

若Y2≤Y，0＜Y1＝Y_R≤Y2，将G(x，y)的后Y-Y_R行的频谱值置零，即G(x，y∈[Y_R+1，Y])＝0，并置标志位W2＝Y_R，并返回步骤S6；

S8、根据W1和W2的值计算螺旋桨加速或减速旋转时间段对应的起始采样点数K₁和结束采样点数K₂分别为：

K1=FStDW1+1K2=FS(W2·tD+TW)---(8).]]>

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述T_W取秒级，步进t_D取T_W/100，Th_W取频率分辨率1/T_W的3至6倍。