申请/专利权人：哈尔滨工程大学

申请日：2021-09-07

公开（公告）日：2023-12-19

公开（公告）号：CN113687308B

主分类号：G01S5/22

分类号：G01S5/22

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.12.19#授权;2021.12.10#实质审查的生效;2021.11.23#公开

摘要：本发明提供一种基于弯曲波的冰上震源定位方法，鉴于极地海冰垂向厚度与水平方向尺寸的巨大差异，以冰层声传播特点为基础，结合冰层弯曲波能量大、易检测的优势，使用希尔伯特‑黄变换时频分析方法提取弯曲波频散曲线，获取弯曲波传播群速度。充分利用弯曲波的频散特征，通过弯曲波不同频率声能量的到达时间和波速差异，计算震源距离；结合三个检波器的位置及计算得到的三个距离，利用几何关系即可估计震源位置。本发明针对极地环境以及极地海冰中声传播特点提出一种冰上震源定位方法，以解决北极地区经济开发与潜在的目标定位需求。

主权项：1.一种基于弯曲波的冰上震源定位方法，其特征在于：步骤如下：步骤1：检波器布放采集；将三个单分量检波器紧密耦合于冰层上表面，确保并记录其体姿与位置xi,yi,i＝1,2,3，而后开启连续数据采集得到检波器分量信号Si；步骤2：频散特性获取；通过主动激发震源，对已知震源的弯曲波信号进行希尔伯特-黄变换时频分析，结合已知震源的距离及激发时间信息，获取试验区域冰层频散曲线；1震源激发：在已知距离处主动激发脉冲震源，记录震源于检波器的距离L0和激发时间t0；2时频曲线提取：提取任一检波器接收到的声源信号数据S，预处理后利用经验模态分解将弯曲波分解为N个本征模态函数信号；对N个信号进行希尔伯特谱提取处理后叠加，得到弯曲波的时频曲线Hω,t；3频散曲线建模：选取时频曲线上的任一频率fn，并记录其到达时间tn；结合知声源的距离L0及发射时间t0，计算得到各频率的群速度vn，构建f-v的冰层频散曲线；步骤3：震源距离估计；检波器持续采集数据，通过阈值搜索确定弯曲波的到达时间；对弯曲波数据重复步骤2中时频曲线提取，得到未知声源的弯曲波频散曲线；选取波速差异较为明显的两个频率f1、f2，记录其波达时间t1、t2；利用f1、f2对应的群速度v1、v2结合波达时间，计算得到声源到三个检波器的距离L1,L2,L3；1弯曲波检测，以噪声平均幅值的4到7倍作为检测阈值，记为Am；对接收信号Si以阈值Am进行峰值搜索，确定弯曲波信号的到达；2频散特征提取，重复步骤2，对弯曲波信号Si进行频散特征分析，得到希尔伯特谱Hiω,t；3震源距离估计，在希尔伯特谱Hiω,t选取到达时间差别较为明显的两个频率f1、f2，记录其波达时间t1、t2t1＜t2；在得到的群速度曲线vf中，确定频率f1、f2的群速度v1、v2，通过下列计算公式得到震源距离Li： 步骤4：震源位置估计；三个检波器位置xi,yi,i＝1,2,3，震源到三个检波器距离L1,L2,L3，利用几何关系及数学计算，得到震源位置x,y。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 哈尔滨工程大学 一种基于弯曲波的冰上震源定位方法

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