[发明专利]水下双声源频谱混叠情况下的频率提取方法

说明书

水下双声源频谱混叠情况下的频率提取方法，涉及水下声源的频率提取方法。本发明为了解决目前还没有一种能够针对水下多声源在频谱相互混叠的情况进行频率分离和提取的有效方法的问题。本发明首先采集含有水下双声源频率信息的水面振动信息，得到含有水下双声源频率信息的水面振动信息电信号；然后将所述的水面振动信息电信号经过去噪滤波处理后进行希尔伯特变换，将水面振动信息电信号转换为解析信号，然后取解析信号的模值，再取模值的平方；最后进行平滑处理后再进行傅里叶变换，得到频谱分析图，根据频谱分析图上的频移值得出水下两个声源的频率信息。本发明适用于水下声源的频率提取。

技术领域

本发明涉及水下声源的频率提取方法。

背景技术

水下声信号的特征提取一直是海洋工程和国防的热点研究问题之一。不管是民用方面的水下工程建设，海洋资源开发还是军事方面的对潜通信、作战目标定位等都以水下声信号特征的提取为基础。发展水下声信号的特征提取技术具有非常重要的战略意义。

水下声信号的众多特征中，声信号的频率特征提取一直深受学者们的关注。在以往公开报道的文献中，水下声信号频率提取主要针对两类声信号，一是单一频率的水下声信号频率提取，二是频带完全分离的多频率水下声信号频率提取。目前已经有很多有效的手段实现频带完全分离的多频率水下声信号频率提取，但是目前还没有一种能够针对水下多声源在频谱相互混叠的情况进行频率分离和提取的有效方法。

发明内容

本发明为了解决目前还没有一种能够针对水下多声源在频谱相互混叠的情况进行频率分离和提取的有效方法的问题。

水下双声源频谱混叠情况下的频率提取方法，是基于激光干涉法探测水下声源频率的探测装置实现的，所述的激光干涉法探测水下声源频率的探测装置光路如下：

激光器射出一束激光，激光与立方体半反射镜的镜片呈45度角射到立方体半反射镜上，激光发生反射和透过，分别得到反射激光和透射激光；所述的反射激光透过一片与反射激光垂直的衰减片垂直射到反射镜上，然后经过反射再次垂直穿过衰减片达到立方体半反射镜上，记为参考光；所述的透射激光射到与透射激光呈45度角的反射镜上，然后透射激光射到水面上，透射激光经过水面反射按照原光路返回到立方体半反射镜上，记为测量光；返回到立方体半反射镜上的参考光和测量光发生干涉后被光电接收器接收，并通过数据采集模块到达上位机；

本发明所述的频率提取方法包括以下步骤：

步骤1：利用激光干涉法探测水下声源频率的探测装置采集含有水下双声源频率信息的水面振动信息；将含有水下双声源频率信息的水面振动信息经过光电接收器接收，然后经过数据采集卡转换，得到含有水下双声源频率信息的水面振动信息电信号；

步骤2、将所述的水面振动信息电信号经过去噪滤波处理后进行希尔伯特变换，将水面振动信息电信号转换为解析信号，然后取解析信号的模值，再取模值的平方；

步骤3、将步骤2取模值平方后的信号平滑处理后再进行傅里叶变换，得到频谱分析图，根据频谱分析图上的频移值得出水下两个声源的频率信息。

优选地，步骤1中所述的含有水下双声源频率信息的水面振动信息经过光电接收器接收后的电信号U表示为：

其中，U₀为电信号幅值；k为波数，k＝2π/λ，λ为激光波长；ΔL为水面静止时参考光和测量光的初始光程差；t为时间；A_s、f_s、分别为自然水表面波的幅值、频率和初始相位；s为自然水表面波的个数；A₁、A₂为水下声源引起的水表面声波的振幅，f₁、f₂为水下声源频率，为水下声源初始相位。

优选地，所述步骤2的具体过程包括以下步骤：

针对