Doppler-warping變換及其應用在聲學目標運動速度估計*

高德洋 高大治? 遲靜 王良 宋文華

1) (中國海洋大學海洋技術系, 青島 266100)

2) (中國海洋大學物理系, 青島 266100)

1 引 言

汽車、火車、艦船、飛機等機械聲源在運動過程中都會產生輻射噪聲, 頻譜往往由若干離散的單頻線譜疊加寬帶連續譜組成, 相較于連續譜, 線譜集中在低頻, 具有強度高、傳播距離遠、時間穩定等特點[1,2].當聲源運動而接收靜止時, 接收到的信號將產生多普勒頻移, 線譜信號不再是平穩的單頻信號, 而是頻率隨時間變化的非平穩信號.

利用目標線譜的多普勒頻移可以實現對運動目標最近點到達時間、正橫距離、運動速度等參數的估計[3].1994年, Ferguson和Quinn[4]提出了一種利用多普勒頻移估計目標運動參數的方法, 這種方法針對經典的目標運動接收器靜止問題, 思想是首先利用時頻分析的方法提取接收多普勒信號的瞬時頻率, 再通過最小二乘法將瞬時頻率和多普勒頻移模型進行擬合, 估計運動參數.隨后國內外的學者對這一經典問題提出了很多改進的方法, 一方面在時頻分析中引入高階核函數[5-8], 提高時頻分辨率, 使得提取的瞬時頻率更加精準; 另一方面針對不同的應用環境改善參數估計算法[9-13], 使得參數估計的計算速度更快, 計算結果更加準確.在仿真或者高信噪比的實驗中, 這些方法能夠得到較好的結果, 但是在實際應用中, 聲源輻射信號的幅度和頻率不是固定不變的, 會產生隨機的振蕩, 再加之信道的起伏, 導致接收信號的信噪……