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专利号: 2021105365914
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于贝叶斯估计的浅海波导简正波阶数判定方法,其特征在于:包括如下步骤:

步骤a,在浅海波导中发射宽带脉冲声源s(t),浅海波导的海底条件为液态半无限海底,经过声传播距离r后,在接收点得到时域t接收信号p(t,r);

步骤b,对接收时域信号p(t,r)进行时频分析处理,通过warping变换和频域窄带滤波的方法对接收信号中已有的、但未知准确模态阶数的简正波信号进行分离和提取;

步骤c,在时频域利用希尔伯特变换对分离提取后的简正波信号对应的频散曲线Fn进行提取,并将Fn作为贝叶斯估计输入函数;将简正波阶数n与海洋环境参数共同作为反演量,由包含海洋环境参数的频散公式计算拷贝场步骤d,针对简正波阶数和海洋环境参数建立双重代价函数;

步骤e,对提取的频散曲线和拷贝场中的参数根据代价函数进行寻优搜索,最后由贝叶斯估计的后验概率密度最大值对应的参数作为反演参数值;并将反演参数代入频散公式计算频散曲线,将其与提取频散曲线Fn进行对比;在两者的对比图中,利用反演参数值和频散公式得到该环境下的所有频散曲线,即简正波的阶数是明确且清晰的,将其与提取的频散曲线进行对比,进而获得提取频散曲线所对应的阶数,实现对不同简正波信号的阶数判定。

2.根据权利要求1所述的一种基于贝叶斯估计的浅海波导简正波阶数判定方法,其特征在于:所述步骤a中,宽带脉冲声源的频率带宽范围为:100~1KHz;声源传播环境为浅海波导,其具体环境条件为:波导特征不在水平方向上发生变化,波导为水平分层的,且具有液态半无限高声速海底;声源位置为海水中任意位置;接收为单个声压水听器接收,接收点只有一个;接收位置位于海水中任意位置。

3.根据权利要求1所述的一种基于贝叶斯估计的浅海波导简正波阶数判定方法,其特征在于:所述步骤b中,简正波类型为海面‑海底反射SRBR类简正波,接收信号中简正波的阶数为任意。

4.根据权利要求1所述的一种基于贝叶斯估计的浅海波导简正波阶数判定方法,其特征在于:所述步骤c中,提取的频散曲线阶数和个数均为任意的;其拷贝场 的计算由频散公式实现,频散公式为:其中,H为海深,r为目标距离,P为海底相移参数,为海水中的平均声速。

5.根据权利要求1所述的一种基于贝叶斯估计的浅海波导简正波阶数判定方法,其特征在于:所述步骤d中,反演代价函数为双重函数,分别针对简正波阶数和海洋环境参数,两重代价函数相互影响,互相作用,最终寻优结果需同时满足两者的寻优条件,代价函数为:其中,N为输入函数中所包含的简正波总阶数,Mn为选取的简正波总数,m向量为模型参数,即贝叶斯估计理论中在拷贝场时需要的与测量数据相对应的参数。

6.根据权利要求1所述的一种基于贝叶斯估计的浅海波导简正波阶数判定方法,其特征在于:所述步骤e中,简正波的阶数判定通过将频散曲线进行对比实现;由贝叶斯估计的后验概率密度最大值对应的参数作为反演参数值,贝叶斯估计的后验概率密度和代价函数的关系为:d向量为测量数据,即贝叶斯估计理论中的输入函数,在获得反演参数后,利用频散公式计算该条件下的所有简正波信号的频散曲线,将其与提取频散曲线进行对比,进一步判定接收信号中各阶简正波阶数。