将窗外完全不存在爆炸波的 数据作为噪声，计算每个通道噪声的方差，再取平均得到单通道噪声平均方差。
[0026] 所述的步骤（7)或巧）或（10)或（13)中窗w,的长度应考虑信道传播的时延扩 展，设置为大于近场（例如100?200米）测量到的爆炸波的长度，长度与声源-接收阵距 离有关，距离越远，长度越大。
[0027] 所述的步骤化）中的窗W。比所述的步骤（7)中的窗W,的长，W保证爆炸波信号不 会进入噪声方差的统计。
[002引所述的步骤（7)中能量统计量的计算方法为下式：
[0029]
【主权项】
1. 一种基于模型的海洋声传播调查爆炸波自动截取方法，其特征在于，包括如下步 骤： (1) 对接收阵接收的数据，在声源-接收阵距离A附近人工截取爆炸波数据样本，计算 每个样本所有通道滤波后爆炸波能量和平均值^; (2) 利用声传播模型预报水声调查环境下声源-接收阵距离r(l处的声传播损失值 (3) 读入一帧接收阵接收的数据，并对每个通道数据进行滤波处理； (4) 计算各个通道能量，以及所有通道能量累加和，找到能量最大位置； (5) 以最大能量位置为基准，加窗wn，利用窗外数据估计该帧数据滤波后单通道噪声成 分的平均方差〇 2; (6) 以最大能量位置为基准，加窗ws，利用窗内数据计算检验统计量T; (7) 计算窗ws的窗位置对应的时间，计算该时刻声源-接收阵之间的距离r; (8) 利用声传播模型预报水声调查环境下声源-接收阵距离r处的声传播损失值TLy (9) 根据良。、〇2、'预估爆炸波截取窗Ws内的总能量左，并计算检测门限 T'rnaxW； (10) 将噪声分解为独立的高斯海洋背景噪声和脉冲状干扰的线性叠加，根据给定的虚 警概率P'FA，计算只有高斯海洋背景噪声存在时的检测门限y'（r); (11) 根据公式Y(r) =max(y'max(r),y'（r))计算门限： (12) 如果检验统计量T大于门限值，则截取窗ws内的信号作为爆炸波信号，否则，重复 步骤（3)?步骤（12)。
2. 如权利要求1所述的爆炸波自动截取方法，其特征在于，所述的步骤（1)和/或步骤 (2)中发射-接收阵距离r(l在采用爆炸声源的前提下参考值为5?10倍接收阵布阵位置 海深的距离。
3. 如权利要求1所述的爆炸波自动截取方法，其特征在于，所述的步骤（2)和/或步骤 (8)中，利用声场传播模型预报不同声源-接收阵距离处的声传播损失值的具体方法为： 首先从接收数据中截取n个爆炸波信号样本，分别做离散傅里叶变换，频谱归一化后 求平均得到声源信号频谱；再利用声传播模型计算并合成该声源在不同接收位置的宽带信 号，计算宽带声源信号在相应声源-接收位置处的声传播损失，并对不同接收水听器深度 的声传播损失取平均。
4. 如权利要求1所述的爆炸波自动截取方法，其特征在于，所述的步骤（4)中所有通道 能量累加和计算方法为：首先，对每个通道信号按同样的时间窗分段，计算每小段内能量， 分段长度根据数据特征设置；然后，将不同通道同一时间窗对应的段内能量累加，得到所有 通道能量累加和。
5. 如权利要求1所述的爆炸波自动截取方法，其特征在于，所述的步骤（5)中平均方差 的计算方法为：以最大能量位置为基准加窗wn，窗长应使得当该帧数据中存在爆炸波时爆 炸波全部包含在窗内；再将窗外完全不存在爆炸波的数据作为噪声，计算每个通道噪声的 方差，再取平均得到单通道噪声平均方差。
6. 如权利要求1和5所述的爆炸波自动截取方法，其特征在于，所述窗ws的长度应大 于近场测量到的爆炸波的长度，且窗wn的窗长大于窗ws。
7. 如权利要求1所述的爆炸波自动截取方法，其特征在于，所述的步骤（6)中检验统计 量的计算方法为下式：
其中，M表示接收水听器通道数，L表示加窗的起始位置坐标，x表示第c个通道接收 数据中坐标为i的值，ls表示窗w3的长度。
8. 如权利要求1所述的爆炸波自动截取方法，其特征在于，所述的步骤（7)中根据时间 计算发射-接收阵距离的具体方法为：找出该时刻对应的发射点GPS和接收点GPS，计算出 声源-接收阵距离。
9. 如权利要求1所述的爆炸波自动截取方法，其特征在于，所述的步骤（9)中，同时存 在高斯海洋背景噪声和脉冲状干扰时检测门限的计算方法为下式：
其中，民。为发射-接收阵距离A处爆炸波样本滤波后所有通道能量累加和平均值，TL 与分别为声源-接收阵距离r时与声源-接收阵距离r(l时声传播损失，ae(0，1)为 调节系数，〇 2为单通道噪声平均方差，M表示接收水听器通道数，1s表示窗w3的长度。
10. 如权利要求1所述的爆炸波自动截取方法，其特征在于：所述的步骤（10)中采用 下式计算检测门限y'（r):
其中，P'FA为设定的虚警概率，Q_i(P)为标准正态分布随机变量右尾概率的逆函数，y'（r)为只有海洋背景噪声时由虚警概率确定的门限值，〇2为单通道噪声平均方差。
【专利摘要】本发明公开了一种基于模型的海洋声传播调查爆炸波自动截取方法，针对发射船按测线走航投爆炸声源，垂直接收阵在固定点接收信号的声传播测量实验配置，根据噪声和爆炸波的频谱特性，处理前对接收数据高通滤波，然后，利用模型预报不同发射-接收阵距离的声传播损失值，结合近距离处实际接收的爆炸波样本能量统计值，估计实验中不同发射-接收阵距离处接收爆炸波信号的能量值，进而设计随发射-接收阵距离变化的检测门限，使得近发射-接收阵距离处门限值高，远距离处检测门限低，保证检测概率的条件下尽量降低虚警概率。该方法可以有效地自动截取爆炸波，对声传播测量实验数据自动化处理、降低人工干预度有重要意义。
【IPC分类】G01H3-00
【公开号】CN104568113
【申请号】CN201410850534
【发明人】吴洋
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月31日