[发明专利]一种声呐音频测速测距装置及方法

权利要求书

1.一种声呐音频测速测距装置，其特征在于，包括信号转换接口、音频数字化单元以及声呐数字化音频测速测距单元，所述信号转换接口用于连接声呐系统音频接口输出端，其接收所述声呐系统音频接口输出的音频信号，并进行信号转换；所述音频数字化单元与所述信号转换接口输出端连接，用于对音频信号进行数字化处理；所述声呐数字化音频测速测距单元与所述音频数字化单元输出端连接，包括音频测速测距算法，通过执行所述算法，利用经过数字化处理的音频信号解算目标运动要素参数；

所述声呐系统音频接口为同轴音频接头，信号转换接口的输入端接口为与所述声呐系统音频接口适配的同轴音频接头；

所述信号转换接口包括依次连接的输入端接口、信号调理模块、通路和连接转换模块以及输出端接口；其中，输入端接口用于连接所述声呐系统音频接口输出端，所述输出端接口与所述音频数字化单元输入端连接；

所述音频数字化单元利用电脑的声卡实现，电脑声卡以44.1KHz采样率及预设采样位数对输入音频进行数字化处理；包括音频测速测距算法库的电脑软件系统与CPU作为所述声呐数字化音频测速测距单元；

所述输出端接口采用CTIA接头，信号转换接口接收音频信号后，将左右声道线路分别连接到两个输出端接口的麦克风通路，选择其中一个输出端接口连接到电脑声卡的麦克风输入接口；

其中，所述利用经过数字化处理的音频信号解算目标运动要素参数，包括：

提取经过数字化处理的音频信号的线谱特征；其中，在提取音频信号的线谱特征时，将音频信号的一路时域信号按1s时间间隔进行分段；

根据所述线谱特征进行相对径向速度解算，包括：根据线谱特征提取结果，选择其中某一频率，并利用线谱特征提取时保存的所有时刻信号的FFT计算结果，对所选择频率下的不同时刻的声压进行互相关计算；

对得到的单一时刻的声场互相关函数进行FFT计算；

根据声场互相关函数I_Δ(f；t，Δt)的振荡频率f_I与径向速度V_r关系，将频谱上各频率值转换为对应的径向速度；其中，振荡频率f_I通过对时刻t的声场互相关函数作FFT，然后根据能量大小提取得到；

对各径向速度的能量值进行筛选，将含有能量最大值的径向速度作为该时刻目标的径向速度；以及

根据两个时刻的径向速度及方位角进行目标相对距离及相对速度解算。

2.根据权利要求1所述的声呐音频测速测距装置，其特征在于，所述音频数字化单元包括依次连接的音频输入电路、程控放大器、抗混滤波器、AD采样保持电路以及数字化音频处理器，所述音频输入电路输入端与所述信号转换接口输出端连接，所述数字化音频处理器输出端与所述声呐数字化音频测速测距单元连接。

3.根据权利要求1所述的声呐音频测速测距装置，其特征在于，还包括测速测距参数显示控制单元，与所述声呐数字化音频测速测距单元连接，其包括人机交互接口，用于输入声呐数字化音频测速测距单元解算所述目标运动要素参数所需要的控制参数，以及接收声呐数字化音频测速测距单元解算得到的目标运动要素参数，并进行显示。

4.根据权利要求1所述的声呐音频测速测距装置，其特征在于，还包括数字化音频存储单元，与所述音频数字化单元连接，用于采用预定格式存储经过音频数字化单元处理输出的音频数据。