Page 104 - 《应该声学》2022年第2期

272 2022 年 3 月


其中：A 是信号的幅值；m 是调制度，满足 0<m<1；  p(t) = x(t),



ω 是载频；f 0 是调制频率。 v x (t) = x(t) cos φ, (2)



平面波条件下，假设无噪声干扰理想条件下，  v y (t) = x(t) sin φ.
VLA跟踪后得到的声压和振速信号分别为 声强流：

2
2
2
I x = p(t) · v x (t) = A (1 + m sin 2πf 0 t) · cos ωt cos θ
A A 2 mA mA m A
[ 2 2 2 2 2 2
= + cos 2ωt + mA · sin 2πf 0 t + sin(2ω + 2πf 0 )t − sin(2ω − 2πf 0 )t +
2 2 2 2 4
2
2
2
2
m A 2 m A 2 m A 2 m A 2 ]
+ cos 2ωt − cos 4πf 0 t − cos(2ω + 2πf 0 )t − cos(2ω − 2πf 0 )t cos θ. (3)
4 4 8 8
对声强流I x 低通滤波后，得到辐射噪声信号的调制频率成分：
( 2 2 2 2 2 )
A m A 2 m A
I x | = + + mA · sin 2πf 0 t − cos 4πf 0 t cos θ. (4)
2 4 4
LF=F lpf
同理可以得到：
( 2 2 2 2 2 )
A m A 2 m A
I y | = + + mA · sin 2πf 0 t − cos 4πf 0 t sin θ. (5)
LF=F lpf 2 4 4

对解调出来的信号进行频谱分析，可以得到  1, D(t, f) > 0,
DEMON线谱。DEMON线谱方位估计原理与互谱 E(t, f) = (7)
 0, D(t, f) = 0.
方位估计相似，互谱法是利用频域线谱测向，而后一
种是利用DEMON谱线测向。分别对目标DEMON (2) E(t, f) 按照频率点求和得到 TD(f)，同时
线谱根据下面的公式测定方位： 将D(t, f)按照频率点求和得到TD (f)
′
I y (f)
θ(f) = tan −1 . (6) t=end
I x (f) ∑
TD(f) = E(t, f), (8)
对DEMON 线谱进行测向，与目标跟踪方位进 t=start
行比对，误差较大的则认为不是目标 DEMON 谱， t=end
∑
TD (f) = D(t, f). (9)
′
可以实现干扰线谱剔除。这种方法有助于解决VLA
t=start
左右舷对称角度同时存在目标造成 DEMON 谱混
计算各频率点的平均幅值：
淆的问题。
′
TD (f)
3 DEMON谱模板生成 F(f) = TD (f) , (10)
船舶 DEMON 特征具有稳定性好、物理意义明 其中，F(f)表示有线谱存在时，线谱的平均幅值。
确的优点，能有效识别叶片数、转数、桨数，进而用 (3) 谱峰合并，设置频率范围门限 ∆ gate ，将频
于类型识别及航速估计等，是目标识别的关键特征 率范围 ∆ gate 内的线谱看作一个线谱，将频率范围
之一。单次计算所获取的DEMON谱存在稳定性不 门限∆ gate 内的点求和作为局部最大值点的值。
足的问题，在实际使用过程中，影响螺旋桨桨叶数
的识别。为了获取目标稳定的 DEMON 谱，基于目 TD 1 (f) =

标多时刻 DEMON谱历程图，对DEMON谱历程进  sum [TD(f)] , max [TD(f)] ,
∆ gate ∆ gate (11)
行谱峰提取、谱峰合并、峰值调整等，最终得到目标  0, 非∆ gate 局部最大.
DEMON谱模板。处理步骤如下：
(1) 将历程图D(t, f)中存在线谱的点设置为1， 同时对包含线谱幅度信息的 F(f) 进行处理得
得到E(t, f)， 到F 1 (f)