【技术实现步骤摘要】
本申请属于海洋声学，具体地，提供一种应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法。
技术介绍
1、浅海区域的复杂环境使得其中的各种水声信号处理问题充满挑战，浅海目标的被动距离估计就是其中之一。目前已有的浅海目标被动定位一般需要利用浅海波导效应对接收到的时域信号进行各种变换，以加强或提取其中包含的距离信息。其中，一种常规的技术路线是基于warping变化对浅海目标进行被动定位：例如，可以利用warping变换来分离叠加的简正波模态并根据简正波到达时间差进行距离估计，但此方法需要使用多个水听器构成的水听器阵列；也有使用β-warping 变换算子的被动声源距离估计方法，此方法需要结合已知距离的引导声源结合完成测距；此外，还可以通过信号能量密度函数的时域warping 变换，利用特征频率实现脉冲声源的快速测距，但该方法需要已知海水的深度。
2、近年来对浅海水声信号进行处理的过程中发现，浅海声场存在明显的频散现象，并且此现象蕴含着目标的距离信息，因此，可以基于消频散变换进行浅海目标被动定位。例如：本申请的专利技术人提出了双参数的消频散变换，抵消多模态信号的频散，实现多模态信号的增强；此外也可以对垂直阵数据进行消频散波束形成和反卷积操作以实现距离估计，然而上述方案同样需要利用多个水听器构成的水听器阵列；此外，本申请的专利技术人还提出基于消频散变换的宽带脉冲声源的距离估计方法，但当声源和接收器的时间零点不一致时，该方法存在较大的误差。
3、可见，通过现有的技术方案进行浅海声源距离的被动估计，需要布设多水听器阵列，或
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法，包括以下步骤：
2、s1，对单水听器的接收信号进行声压消频散变换，其中，所述接收信号为浅海声源发射并经过浅海传播后被所述单水听器接收的声压信号；
3、s2，从所述声压消频散变换的结果中搜索幅度最大的两号简正波对应的特征频散常数，
4、s3，基于所述特征频散常数确定幅度最大的两号简正波的水平波数差以及计算幅度最大的两号简正波的互相关成分的功率谱密度；
5、s4，基于所述水平波数差及互相关成分的功率谱密度进行声强消频散变换；
6、s5，从所述声强消频散变换的结果中估计浅海声源距离。
7、具体地，基于下式对单水听器的接收信号进行声压消频散变换：
8、,
9、其中，、分别为声压消频散变换的频散常数变量和距离变量，为声压消频散变换后的声压函数，为角频率，为接收信号的频谱，为波导特征参数，为浅海声速。
10、进一步地，步骤s2包括以下步骤：
11、s21，在平面上搜索使的局部极值最大的；
12、s22，在上搜索的前两个最大的极值对应的、，作为幅度最大的两号简正波对应的特征频散常数。
13、具体地，基于下式确定幅度最大的两号简正波的水平波数差：
14、。
15、进一步地，通过以下步骤计算幅度最大的两号简正波的互相关成分的功率谱密度：
16、s31，基于下式对进行重采样，得到消频散的接收信号：
17、,
18、其中，为时间变量，为接收信号频谱的中心频率；
19、s32，从中确定幅度最大的两号简正波的幅值、；
20、s33，基于下式计算幅度最大的两号简正波的消频散反变换重构信号：
21、；
22、s34，从的自相关函数中截取最大值右侧第一个极小值以外的部分进行功率谱密度计算，得到幅度最大的两号简正波的互相关成分的功率谱密度。
23、具体地，基于下式进行声强消频散变换：
24、，
25、其中，为声强消频散变换的自变量，为声强消频散变换的结果。
26、进一步地，步骤s5具体为：
27、从中搜索满足下式的作为浅海声源距离的估计值：
28、。
29、优选地，所述浅海声源为脉冲声源。
30、优选地，所述波导特征参数为波导不变量。
31、本申请提供的应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法，首先对接收信号进行声压消频散变换，以消除多模态信号的频散，并提取出简正波的水平波数差，然后分别提取出各号简正波的相对幅度和相位，并通过重构只含有两号简正波的能量的信号提取出重构信号中各号简正波的互相关信息，最终利用水平波数差和互相关成分的功率谱密度进行声强消频散，估计目标距离，通过上述技术方案，能够在现有消频散变换结果的基础上有效增加所提取的与声源距离相关的信息，从而仅通过单水听器即可环境自适应地完成声源测距，且不需要依赖任何先验的环境参数知识。
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1.一种应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法，其特征在于，基于下式对单水听器的接收信号进行声压消频散变换：
3.根据权利要求2所述的应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法，其特征在于，步骤S2进一步包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法，其特征在于，基于下式确定幅度最大的两号简正波的水平波数差：
5.根据权利要求4所述的应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法，其特征在于，通过以下步骤计算幅度最大的两号简正波的互相关成分的功率谱密度：
6.根据权利要求5所述的应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法，其特征在于，基于下式进行声强消频散变换：
7.根据权利要求6所述的应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法，其特征在于，步骤S5具体为：
8.根据权利要求1所述的应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法，其特征在于
9.根据权利要求2所述的应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法，其特征在于，基于下式对单水听器的接收信号进行声压消频散变换：
3.根据权利要求2所述的应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法，其特征在于，步骤s2进一步包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的应用消频散变换的浅海声源距离环境自适应估计方法，其特征在于，基于下式确定幅度最大的两号简正波的水平波数差：
5.根据权利要求4所述的应用消频散变...
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