[发明专利]一种船舶吃水深度测量中自适应船体检测方法及系统

说明书

本发明提供一种船舶吃水深度测量中自适应船体检测方法及系统，所述方法包含：步骤101)对阵元回波数据进行近场聚焦波束形成处理，形成多个平行波束；步骤102)采用能量收敛区间检测方法计算每个波束的能量收敛区间，估计出波束的起始门和终止门；步骤103)根据确定的波束的起始门和终止门并采用幅度时间加权算法，估算出每个波束中船体回波的到达时间；步骤104)根据动态门限检测，计算出船舶的吃水深度，并且能对船型进行建模。本发明的提出实现方法提高了船舶吃水深度测量系统的智能性和自适应性。本发明的提出实现方法不仅能估算出船舶的吃水深度，并且可以获得船型。

技术领域

本发明涉及一种海洋领域的水声信号处理方法，具体涉及一种船舶吃水深度测量中自适应船体检测方法及系统。

背景技术

在内河航运中，部分船舶为了经济利益，进行超载航行，出现“超吃水”现象。这种现象对航道造成破坏，并且对船员的安全也带来了威胁，为此，测量船舶吃水深度对船舶的安全航行至关重要。而对回波信号中船体的检测是测量船舶吃水的关键步骤，常用的回波信号检测方法可分为两种：幅度检测法和相位检测法，而由于此船舶吃水测量系统中的多个接收波束是平行的，相位检测法并不适合于此系统。如果采用幅度时间加权检测算法，必须选择起始门和终止门，很难实现自适应的选择。

发明内容

本发明涉及一种船舶吃水深度测量系统中自适应船体检测方法，该方法首先对阵元回波数据进行近场聚焦波束形成处理，形成多个平行波束；接着采用能量收敛区间检测方法对每个波束计算出能量收敛区间，估计出波束的起始门和终止门；然后根据估计的波束的起始门和终止门采用幅度时间加权算法，估算出每个波束中船体回波的到达时间；最后根据动态门限检测，计算出船舶的吃水深度，并且能对船型进行建模。该方法能自适应地检测出船体，进而估算出船舶的吃水深度，并且能对船型进行建模，并且提高了船舶吃水深度测量系统的智能性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种船舶吃水深度测量中自适应船体检测方法，所述方法包含：

步骤101)对阵元回波数据进行近场聚焦波束形成处理，形成多个平行波束；

步骤102)采用能量收敛区间检测方法计算每个波束的能量收敛区间，估计出波束的起始门和终止门；

步骤103)根据估计的波束的起始门和终止门并采用幅度时间加权算法，估算出所有波束中船体回波的到达时间；

步骤104)根据动态门限检测，计算出船舶的吃水深度，并且能对船型进行建模。

可选的，上述步骤102)进一步包含：

步骤102-1)假设每个波束数据的时间序列长度均为W_T，幅度值记为A(t)，船体的散射回波信号为D_w，发射信号脉宽为τ；

将每个波束数据长度W_T分为K个子窗，每个子窗的宽度W_d＝W_T/K，各个子窗的能量E_i通过积分可表示为:

其中，t_i为第i个子窗的起始时刻；

将上述所有子窗的能量进行相邻两个合并，得到“K-1”个相互重叠的新子窗，且每个新子窗的能量分别为：

从所有新子窗中，搜索出能量最大值对应的子窗则能量中心收敛区间位于新子窗内，且新的时间窗长度为