[发明专利]一种水下航行器噪声信号时频分析方法

摘要

本发明提出了一种水下航行器噪声信号时频分析方法，采集水下航行器原始噪声信号后，通过时频分析将水下航行器原始噪声信号分解为p个PF分量与一个剩余单调函数up(t)之和，并在分解过程中得到各个PF分量对应的瞬时频率和瞬时幅值，从而能够聚焦水下航行器噪声信号在时域和频域的局部化信息，综合反映信号频率与幅值随时间的变化情况，为水下航行器噪声信号的噪声源定位提供精确指导和依据。

主权项

1.一种水下航行器噪声信号时频分析方法，其特征在于：采用以下步骤：步骤1：采用水下航行器原始噪声信号x(t)；步骤2：以原始噪声信号x(t)作为分析输入信号，确定输入信号的所有局部极值点n_ij(k_l),k_l＝k₁,...,k_m，其中k_l是极值点索引，m是极值点数；得到局部均值函数m_ij(t)和局部幅值函数a_ij(t)：mij(t)=nij(kl)+nij(kl+1)2,kl=k1,k2,···,km-1,t∈[kl,kl+1)]]>aij(t)=|nij(kl)-nij(kl+1)|2,kl=k1,k2,···,km-1,t∈[kl,kl+1);]]>步骤3：采用滑动平均方法对步骤2得到的局部均值函数m_ij(t)和局部幅值函数a_ij(t)进行光滑处理，得到光滑的局部均值函数和局部幅值函数步骤4：将第一个光滑局部均值函数从输入信号中分离，得到用得到的h₁₁(t)除以光滑的局部幅值函数进行解调分析，得到若得到的S₁₁(t)不是幅值在区间[-1,1]上的纯调频信号，则重复重复迭代本步骤，直到得到一个纯调频信号r₁表示对应第一个纯调频信号所用迭代次数，迭代过程为：h11(t)=x(t)-m~11(t)h12(t)=S11(t)-m~12(t)···h1r1(t)=S1(r1-1)(t)-m~1r1(t)]]>S11(t)=h11(t)a~11(t)S12(t)=h12(t)a~12(t)···S1r1(t)=h1r1(t)a~1r1(t)]]>步骤5：将迭代过程中产生的第一个纯调频信号的所有光滑局部幅值函数相乘得到第一个纯调频信号对应的瞬时幅值函数瞬时相位由第一个纯调频信号得到：对瞬时相位求导得到瞬时频率其中f_s为原始噪声信号的采集频率；将第一个纯调频信号对应的瞬时幅值函数a₁(t)与第一个纯调频信号相乘可得到原始噪声信号的第一个PF分量：PF1(t)=a1(t)S1r1(t);]]>步骤6：将第一个PF分量PF₁(t)从原始噪声信号中分离，得到新的信号u₁(t)，以信号u₁(t)作为输入信号，重复p次步骤2到步骤6，直到得到的信号u_p(t)为一个单调函数：u1(t)=x(t)-PF1(t)u2(t)=u1(t)-PF2(t)···up(t)=up-1(t)-PFp(t);]]>将原始噪声信号分解为p个PF分量与一个剩余单调函数u_p(t)之和：x(t)=Σi=1pPFi(t)+up(t).]]>