(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210863366.6 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 温州大学 地址 325000 浙江省温州市瓯海经济开发 区东方南路38号 温州市国家大学科技 园孵化器 (72)发明人 肖磊　许明海　聂飞燕　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 贾玉霞 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/15(2020.01) (54)发明名称 基于单水听器的匀速直线运动直升机三维 参数估计方法 (57)摘要 本发明公开一种基于单水听器的匀速直线 运动直升机三维参数估计方法， 该方法针对空中 匀速飞行运动目标所激发的水声信号特征， 采用 单水听器解决了空中快速飞行目标状态三维参 数估计问题。 首先以直升机离散线谱为特征声 源， 建立其在空气—水介质的三维多普勒传播模 型。 然后根据多普勒频率曲线及其一阶、 二阶导 数的不对称性， 推导出水下探空的三维参数估计 方法。 最后， 通过分析单水听器接收 的实测信号， 本发明验证了该算法在海洋噪声场景下的估计 性能。 权利要求书4页 说明书13页 附图4页 CN 115408815 A 2022.11.29 CN 115408815 A 1.一种基于单水听器的匀速直线运动直升机三维参数估计方法， 其特征在于， 该方法 包括以下步骤： 步骤一： 建立水听器接收匀速直线运动声源声 波的几何模型； 定义静止的水听器节点记为点H， 位于 水下深度d处； 恒定频率为f0的直升机辐射声源记 为点S， 它以恒定亚音速v、 恒定高度h飞过点H斜上方， v<ca<cw， ca和cw分别是声波在空气和 水介质中的传播速度； 投射到静止节点H所在的水平面上的动声源记为S'， 动点S'和节点H 之间水平距离记 为w(t)， 即点声源S和节 点H直线距离r(t)的水平投影； 点声源S飞至距节 点 H的最近点处时， 二 者距离rmin(t)的水平投影记为 最短偏航距离wmin； 是水下视线角； 空 气介质和水介质的声波速度分别为ca、 cw， 从空气介质到水介质中的折射角分别为θI(t)、 θT (t)， 折射率为 步骤二： 根据声源与水听器相对 运动的几何规律， 推导出在t时刻多普勒频率fd(t)与声 源频率f0、 速度v、 高度h、 最短偏航距离wmin之间的函数关系； 步骤三： 利用水听器采集的多普勒频率信 息， 得到声源的频率和速度； 利用多普勒频率 fd(t)与声源频率f0、 速度v的函数关系， 通过 下式计算 点声源的固有频率f0和速度v 其中， fd(‑∞)和fd(+∞)分别为近似的水听器与直升机水平距离大于二倍水听器与直 升机垂直距离的时刻t‑2与t+2的多普勒频率； 步骤四： 利用步骤 二中的多普勒频率fd(t)与高度h、 最 短偏航距 离wmin的函数关系， 通过 下式得到直升 机辐射声源的高度和偏航距离： 其中， τ0是f′d(t)极小值对应的时刻， τ‑1是f″d(t)极小值对应的时刻。 2.根据权利要求1所述的基于单水听器的匀速直线运动直升机三维参数估计方法， 其 特征在于， 所述 步骤四中多普勒频率fd(t)的一阶导数为：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115408815 A 2其中， 这里， 。 3.根据权利要求1所述的基于单水听器的匀速直线运动直升机三维参数估计方法， 其 特征在于， 多普勒频率fd(t)的二阶导数为权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115408815 A 3