[发明专利]一种基于PMCC算法的次声源定向方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种PMCC次声源定向算法，实现对自然或人工灾害产生的次声传播监测和次声源定位的目的。

背景技术

长时间观测以及国内外研究表明，自然灾害事件和人工灾害事件发生过程中都会产生次声波，不同类型的灾害事件可以产生不同频段的次声波。通过在大范围区域内布置次声传感器，组成网络监测系统，实现对次声波信息的实时监测，挖掘次声波信息，可以实现对灾害事件监控的目的。

目前国外的CTBTO组织通过次声传感器网络，利用PMCC算法来定向次声源，但是，在PMCC算法中，速度和方向的方差指标为经验值设置，造成了误定向的可能性。

发明内容

本发明的目的是：为克服现有技术的不足，本发明从次声传感器制造机理出发，分析出速度和方向的方差是由于传感器的膜片性能常数不同造成，并提出通过传感器校准数据来计算出膜片性能常数误差，进而算出次声传感器在网络中造成的速度和方向的方差，为PMCC算法提供了定量的参数，提高了定向性能。

本发明通过校准数据得到的频率灵敏度曲线上的3dB截止频率点的高频点和低频点计算膜片的性能常数误差，进而计算传感器网络的速度误差和相位误差，为PMCC算法参数的速度误差和相位误差提供定量描述，避免了传统通过经验估计速度误差和相位误差引起的定向错误，提供了定向精度，适用于对自然或人工灾害产生的次声传播进行监测和对次声源进行定位。

为实现上述目的，本发明提供的一种基于PMCC算法的次声源定向方法，其特征在于，该方法利用次声校准器产生若干个校准信号对次声传感器进行校准，通过校准数据得到次声传感器频率灵敏度曲线上的截止频率点的高频点和低频点，进而计算出膜片性能常数误差，和单个次声传感器相位误差，然后，得到单个传感器产生的速度误差和相位误差，及其由若干个次声传感器组成的传感器网络的速度误差和相位误差，最终，将该速度误差和相位误差作为参数计算PMCC算法中的探测元素间的权重距离，基于该PMCC算法得到次声源定向图。

所述的次声源定向方法的步骤包括：

1)通过若干个次声校准传感器产生若干个周期不同的校准信号，所述的次声校准器输出校准信号为正弦信号，幅度为P；

2)若干个校准正弦信号的峰值Vi除以幅度P得到Ti，利用Ti得到次声传感器频率灵敏度曲线，从曲线上得出高频截止点w_h和低频截止点w_l；

3)利用高频截止点w_h和低频截止点w_l计算膜片性能常数误差δb；

4)进一步计算次声传感器在频率点w_j(j＝1，2，...，J)的相位误差δφ_j；

5)再计算单个次声传感器在频率点w_j(j＝1，2，...，J)的速度误差δV_j和相位误差δθ_j；

6)计算所述的次声传感器网络在频率点w_j(j＝1，2，...，J)的速度误差δV_j和相位误差δθ_j；

7)最后，计算所述的PMCC算法中求取定向图的权重距离。

所述的次声源定向方法的一优选实施例的具体步骤包括：

1)通过若干个次声校准传感器产生若干个周期不同的校准信号，所述的次声校准器输出校准信号为正弦信号，幅度为P；

2)若干个校准正弦信号的峰值Vi除以幅度P得到Ti，利用Ti对对应的频率灵敏度Ki进行三次样条插值得到次声传感器频率灵敏度曲线，从曲线上得出3dB高频截止点w_h和低频截止点w_l；

3)利用3dB高频截止点w_h和低频截止点w_l计算膜片性能常数误差δb：