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专利号: 2014104368205
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.加权宽带时反算子分解声成像方法,包括如下步骤:(1)建立坐标系。设P个换能器组成的收发合置线阵,垂直放置在水中,以线阵为z轴,水平方向为r轴建立坐标系,水面为坐标原点。第一个换能器距水面的深度为z1,第P个换能器距水面的深度为zP;

(2)将换能器阵列接收到数据快拍排列成列向量,T

yi(t)=[y1i(t)…ypi(t)…yPi(t)],p=1,…,P,i=1,…,T,T表示数据快拍数;

(3)根据预定采样频率对每个数据快拍进行采样,T

yi(n)=[y1i(n)…ypi(n)…yPi(n)] ;

(4)对采样后的信号进行短时傅里叶变换其中w(n-m)为窗口函数序列;

(5)将所有的T个数据快拍排列成矩阵

则时反算子为K(ω)=Y(ω)YH(ω);

(6)将时反算子划分为多个子带,进行奇异值分解:K(ω)=U(ω)Λ(ω)V*(ω) (3)(7)输出各子带非相干累加后的特征值与水平距离r的函数曲线,根据最大特征值与水平距离的函数曲线判断包含目标的时间窗,找出所对应的时反算子Ko(ω),特征值Λo(ω)以及特征向量Uo(ω)和Vo*(ω);

(8)根据特征值Λo(ω)设计加权系数,比较所有子带的最大特征值λ1(ω),找出其最大峰值λmax,其余各子带的最大特征值与峰值λmax的比值即为加权系数:η(ω)=λ1(ω)/λmax (4)(9)将感兴趣的空间区域划分为网格,网格的交点即为假定目标所在的位置(r,z),其中r表示假定目标距收发合置阵的水平距离,z表示假定目标的水深;

(10)根据成像方法所面临的水声环境,确定所适用的传播模型,分别得到假定目标与收发合置阵之间的传递向量g(r,z,ω)=[g1(z1,r,z,ω)…gp(zp,r,z,ω)…gP(zP,r,z,ω)]T,其中g1(z1,r,z,ω)表示假定目标与第一个换能器之间的传递函数,例如,简正模传播模型的传递函数为:(2)

其中Zl(·)表示第l号传播模对应的特征函数,H0 (·)为汉克尔函数,κl表示第l号传播模对应的波数;

(11)各个子带的模糊度函数为:

H 2

I(r,z,ω)=|g(r,z,ω)u1(ω)| (6)其中u1(ω)表示Λo(ω)的最大特征值λ1(ω)对应的特征向量;

(12)提取各个子带模糊度函数的最大值Imax(r,z,ω)及其对应的声场空间位置(rmax(ω),zmax(ω));

(13)将所有子带的声场空间(rmax(ω),zmax(ω))整理为一个集合Ω(rmax,zmax),并重新定义模糊度函数:(14)对所有子带的模糊度函数进行加权累加:Iend(r,z,ω)=Ση(ω)I(r,z,ω) (8)将最终获得的模糊度函数显示为距离r和深度z的三维图像,可确定目标所对应的二维空间区域。