Page 26 - 《应用声学》2024年第1期
P. 26
22 2024 年 1 月
其次，为了对比所提出的 2-D FT 方法在低 测距野点过多，难以有效提取声源距离，而 2-D FT
SNR 下的优越性，利用单个时刻的接收信号自 方法仍然在大部分时间段实现了测距。
相关方法提取 ∆f，得到的测距结果如图 13(a) 和 最后，I ˜ (sum) 沿自变量 k t /f center 切片的时间历
win
图 13(b) 中的蓝色点迹所示。在较高 SNR 条件下， 程如图 12(c) 和图 12(d) 所示，对应的径向速度估计
自相关方法的测距结果能够体现距离变化的总体 结果如图13(c)和图13(d)中的橙色点迹所示。在测
趋势，但野点较多，实际中需要后处理方法以消除野 距结果有效的时间段内，径向速度估计结果基本反
点。相比之下，2-D FT 方法的野点较少，测距结果 映了目标径向速度的变化趋势，比较适用于非匀速
的稳健性较高。在较低 SNR条件下，自相关方法的 运动声源的径向速度估计。
1.0 1.0
ᒭᄱТ ᒭᄱТ
2-D FT 2-D FT
0.8 0.8
ॆʷӑᫎ 0.6 ॆʷӑᫎ 0.6
0.4
0.4
0.2 0.2
0 0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
ॆʷӑඵࣱᡰሏ ॆʷӑඵࣱᡰሏ
(a) SNRᣗᰴᄊඵࣱᡰሏͥᝠፇ౧ (b) SNRᣗͰᄊඵࣱᡰሏͥᝠፇ౧
1.0 1.0
0.8 0.8
ॆʷӑᫎ 0.6 ॆʷӑᫎ 0.6
0.4
0.4
0.2 0.2
0 0
-1.0 -0.5 0 0.5 1.0 -1.0 -0.5 0 0.5 1.0
ॆʷӑय़Քᤴए ॆʷӑय़Քᤴए
(c) SNRᣗᰴᄊय़Քᤴएͥᝠፇ౧ (d) SNRᣗͰᄊय़Քᤴएͥᝠፇ౧
图 13 海试数据的水平距离和径向速度估计结果
Fig. 13 The estimated results of the horizontal range and the radial velocity from the experimental data
所提方法的有效性。结果表明，在低 SNR 条件下，
5 结论
所提方法相比于自相关方法具有较好的稳健性。下
利用射线声学理论，分析了深海声影区中接收 一步工作包括研究水面船辐射噪声中的强线谱成
信号时频谱的干涉结构，给出了频率干涉周期与声 分所形成的干涉结构。
源距离的近似表达式，以及时间干涉周期与径向速
度的近似表达式。利用水面船辐射噪声信号的时频 致谢 感谢参与海上实验的全体人员，他们为研究
谱 2-D FT 幅度谱，提高时频干涉周期的检测增益， 工作提供了宝贵的实验数据。感谢中国科学院声学
实现了低 SNR 条件下声源距离和径向速度的联合 研究所的任岁玲副研究员为实验数据处理提供了
估计。最后通过数值仿真和海试数据处理，验证了 重要帮助。
