[发明专利]一种次声源的定向定速方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及声学测量领域，具体地说，本发明涉及一种次声源的定向定速方法及系统。

背景技术

利用次声传感器网络确定次声源的方法是通过布设次声传感器网络接收采集次声信息，利用网络内的传感器之间的时延，使用时延计算的方法对源头进行定向计算。但是，在传统的定源方法中，次声传感器测量仪器和数字化网络传输采集仪器自噪声会对计算的时延量产生偏差；同时由于布设传感器监测阵的随机性，网络周边环境的次声源产生的次声会对目标定向产生很大的随机干扰；因此在实际测量中，上述原因会对次声监测网络的定向和定速计算结果产生很大的干扰，有时甚至无法发现真正的目标次声源。

发明内容

本发明的目在于，提供一种次声统计定向方法，通过这种方法可以准确的确定次声源来波方向，排除测量和采集仪器的自噪声产生的干扰和监测网络环境其他次声源产生的随机干扰，实现目标增强的作用，为实际确定次声源方位提供依据。

为实现上述目的，本发明提供了一种次声源的定向定速方法，该方法基于设置于待测目标次声源附近的次声监测网络子系统敏感到的次声源信息，所述方法包含：

步骤101）采用统计分析的方法，基于敏感到的次声源信息通过正态分布模型求解出有效时延范围，即依据时延和的均值剔除所有时延量中的野值进而选取出有效的时延量，；

步骤102）基于有效时延量，利用时延算法对次声源进行定向和定速处理，得到每个子监测网络对待测次声源的定向和定速处理结果。

上述方法还包含：

步骤103）对每个子监测网络获得的定向处理结果采用统计综合的方法排除干扰次声波源，完成对待测目标次声源的优化定向。

上述步骤101）进一步包含：

步骤101-1）用于获得每个子监测网络中的布设的所有次声传感器对的时延值的步骤，具体为：

将第m个子监测网络中的J个次声传感器分别编号为：传感器1、传感器2……传感器“J-1”至传感器J，并依据编号将次声传感器划分为若干对得到次声传感器对，所述次声传感器对具体为：第1次声传感器对依次包含传感器1和传感器2，第2次声传感器对依次包含传感器2和传感器3，依次类推，第“L-1”次声传感器对依次包含传感器“J-1”和传感器J，第L次声传感器对依次包含传感器J和传感器1；

将J个次声传感器采集的所有次声数据S_m化分段成N段，每一段表示为S_mn，并计算第m个子监测网络的所有次声传感器对的时延值τ_mn1，得到初始时延值集合，且所述时延值τ_mn1均为次声波顺序到达每对次声传感器对中包含的各次声传感器的时刻的差值；

其中，m为任意一个子监测网络的编号，其取值的最大值为在待测次声源目标附近布置的子监测网络的总个数，n＝1,2,...,N且l为次声传感器采集数据划分成数据段的起始编号，其取值的最大值为次声传感器采集数据划分数据段的总个数，l＝1,2,..,L且1为子网中的传感器对起始编号，其取值的最大值为子网中传感器对编号的总个数；

步骤101-2）对于每个子监测网络，用于通过计算所有时延值和的均值确定时延值的有效范围，并从初始时延值集合中剔除时延量中的野值的步骤，具体为：

步骤101-2-1）计算第m个子监测网络中的次声传感器对的时延值的和；

步骤101-2-2）对求得的和值进行统计分析求出时延值和的正态分布均值μ_mn，并根据次声传感器的工作采样率f选取门限值“δ＝1/f”；

步骤101-2-3）将初始时延值集合中在“μ_mn±δ”范围之外的时延值剔除，得到有效的时延值集合。

上述步骤102）进一步包含：

步骤102-1）建立每个子监测网络的坐标系，具体步骤为：

将每个子监测网络的次声传感器组成的几何形状的中心作为坐标系原点，横坐标指向正东，纵坐标指向正北；

步骤102-2）根据时延定向理论，由剔除野值后的有效时延量集合计算得到次声波到达第m个子监测网络的次声波来波方向角度信息θ_mn和速度信息v_mn，具体计算公式为：