申请/专利权人：吉林大学

申请日：2022-07-20

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN115291162B

主分类号：G01S3/802

分类号：G01S3/802;G01V1/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2022.12.09#实质审查的生效;2022.11.04#公开

摘要：本发明涉及一种无人值守单个三分量检波器估计空中声源方位角的方法，主要的目标是枪声、空中爆炸、烟花爆竹等。针对声震耦合多路径、声震耦合波中有效瑞雷波含量少的问题，本发明拟通过利用声震耦合波的偏振特征和频域特征检测瑞雷波进而估计出空中声源方位信息。首先，根据信号的时频特征进行时域频域的预处理，然后求出每个频带下的多个特征参数，设定阈值计算权值，再通过非线性权值算法找出最有可能存在瑞雷波的频带，最后根据带通滤波得到的三个分量数据估计出方位角。本发明方法实现了利用单个三分量检波器就可以估计出空中声源方位角，提高了无人值守传感器网络估计方位角的稳健性，也适合有少点布设需求的场景。

主权项：1.一种无人值守单个三分量检波器估计空中声源方位角的方法，包括以下步骤：a.预处理，原始水平分量信号X、Y和垂直分量信号Z，作出Z的时频图，根据实际信号的持续时间以及低频干扰频率范围，初步判断出瑞雷波所在的大致频率区间[F1，F2]Hz，并要求F2不大于时频图中信号的能量最强的部分对应的频率；b.在[F1，F2]内，选择零相移滤波器对三个分量信号进行多次带通滤波，频带宽度和移动的步长都是WHz，滤波频带区间∏n依次是[F1，F1+W]Hz，[F1+W，F1+2W]Hz，[F1+2W，F1+3W]Hz，…，n是滤波频带的序号，n＝1，2，...，N，N是滤波频带的总个数；c.求每个频带的特征参数，以∏n中的第J个滤波频带为例，∏J滤波后的三个分量是XJ、YJ和ZJ，设矩阵ξ＝[ZJ，XJ，YJ]T，求出3×3协方差矩阵ξξT并对其进行特征值分解，特征值λ1＞λ2＞λ3，对应的特征向量求多个特征参数，1倒数椭圆率 2平坦度系数 3相位差， 求出R1，ZJ之间的角度制相位差；4求v3与水平面的夹角 5XJ、YJ和ZJ的能量之和eJ；然后求出所有频带下的ρn、cn、θn和en，5个特征各自包含N个元素，找出en的离散曲线上的所有极大值点对应的频带，并组成集合H；d.计算4个偏振特征参数的绝对误差值EΔn＝|Δn-LΔ|6其中Δ指代ρ、c、θ的任意一个，Lρ、Lc、和Lθ分别等于0、1、90°、0，对每个偏振特征参数，误差阈值TΔ＝stdΔn，其中std表示求括号内一维数组的一倍标准差；e.计算H中每个频带对应的4个偏振特征参数的权值总和，每个特征参数的权值计算方法相同，以计算∏J中特征Δ的权值为例， 其中min表示求括号内一维数组的最小值，则∏J上4个偏振特征参数的权值总和WJ的计算公式 求出H中每个频带的权值总和并找到权值总和数值最大的频带，其对应的频带序号是K，我们认为∏K内存在相对理想的瑞雷波，提取后的水平分量XK、YK和垂直分量ZK；f.通过微积分将XK、YK和ZK变换为Sx、Sy和Vz，其中Sx、Sy和Vz分别是沿x和y方向的加速度信号以及沿z方向的速度信号；g.求空中声源的方位角， 其中Θ是角度制，“·”表示两个一维数组之间的点乘运算。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 吉林大学 无人值守单个三分量检波器估计空中声源方位角的方法

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