(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 202210588602.8 (22)申请日 2022.05.26 (71)申请人 中国船舶重 工集团公司第七一五研 究所 地址 310023 浙江省杭州市西湖区留下街 道屏峰715号 (72)发明人 王青翠　王方勇　杜栓平　 (74)专利代理 机构 杭州赛科专利代理事务所 (普通合伙) 33230 专利代理师 宋飞燕 (51)Int.Cl. G01S 7/52(2006.01) G01S 7/539(2006.01) G01S 15/88(2006.01) H04N 5/225(2006.01) (54)发明名称 一种齿鲸运动声纳探测信号分析方法 (57)摘要 本发明提供了一种齿鲸运动声纳探测信号 分析方法， 包括以下步骤： 步骤1： 搭建齿鲸运动 声纳探测实验系统； 步骤2： 开展齿鲸运动声纳探 测实验； 步骤3： 接收视频采集模块采集的视频信 号， 截取齿鲸有游动探测目标行为的时间段； 步 骤4： 接收声音采集模块采集的 阵元数据， 截取齿 鲸游动探测目标时间段内的阵元信号， 通过阵处 理得到齿鲸运动探测目标的发声信号x(t)； 步骤 5： 对齿鲸游动探测目标的视频信号进行分析， 分 析齿鲸游动探测目标时的行为轨迹， 总结齿鲸游 动探测目标的行为规律； 步骤6： 对齿鲸游动探测 目标的发声信号x(t)进行分析； 步骤7： 联合分析 齿鲸在游动探测目标时的发声信号和行为轨迹， 总结齿鲸运动探测目标发声 ‑运动联动规 律。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115015892 A 2022.09.06 CN 115015892 A 1.一种齿鲸运动声纳探测信号分析 方法， 其特 征在于： 所述分析 方法包括以下步骤： 步骤1： 搭建齿鲸运动声纳探测实验系统， 所述实验系统包括声音采集模块、 视频采集 模块、 噪声场生产模块、 目标布放模块； 步骤2： 开展齿鲸运动声纳探测实验， 先利用目标布放模块布放齿鲸的探测目标， 然后 启动或关闭噪声场生成模块， 让齿鲸进行目标探测； 步骤3： 接收视频采集模块采集的视频信号， 截取齿鲸游动探测目标行为的起始时间和 结束时间明确的时间段， 记录起始时间tstart和结束时间tend； 步骤4： 接收声音采集模块采集的阵元数据， 截取齿鲸游动探测目标时间段内的阵元信 号x1(t),x2(t),…,xM(t)， t∈(tstart,tend)， M为阵元个数， 将探测时间段内的阵元信号等 间 隔划分为P段， 每段时长 步骤5： 对齿鲸游动探测目标的视频信号进行分析， 分析齿鲸游动探测目标时的行为轨 迹， 总结齿鲸游动探测目标的行为 规律； 步骤6： 对齿鲸游动探测目标的发声信号x(t)进行分析； 步骤7： 联合分析齿鲸在游动探测目标时的发声信号和行为轨迹， 总结齿鲸运动探测目 标发声‑运动联动规 律。 2.根据权利要求1所述的一种 齿鲸运动声纳探测信号分析方法， 其特征在于： 所述步骤 1包括以下步骤： 1.1搭建声音采集模块： 声音采集模块包括多通道水听器基阵、 可移动水听器支架、 多 通道同步数据采集器； 1.2搭建视频采集模块： 视频采集模块包括水下高速摄像机、 水面摄像机， 根据实验场 地的实际情况安装多个水面摄 像头和水 下高速摄 像机， 使得 无视觉盲区； 1.3搭建噪声场生成模块： 噪声场生成模块包括信号源、 功率 放大器、 发射换能器； 1.4搭建目标布放模块： 目标布放模块包括静止目标布放子模块和运动目标布放子模 块， 静止目标由配重装置悬浮在实验水池中， 运动目标则直接放入实验水池中。 3.根据权利要求2所述的一种 齿鲸运动声纳探测信号分析方法， 其特征在于： 所述步骤 1.1还包括： 根据实验水池的实际情况， 选择多通道水听器基阵的布放位置， 利用可移动水 听器支架来安装多通道水听器基阵， 多通道水听器基阵按齿鲸发声中心频率的半波长进 行 布阵， 通过可移动水听器支架将多通道水听器基阵布置成直线阵、 垂直阵、 L型阵、 十字阵， 多通道水听器 基阵中每 个水听器的输出端均 与多通道同步数据采集器的输入端相连。 4.根据权利要求1所述的一种 齿鲸运动声纳探测信号分析方法， 其特征在于： 所述步骤 2包括以下步骤： 步骤2.1： 先利用目标布放模块将静止目标和运动目标布放好， 接着让齿鲸在自由运动 状态下进行目标探测实验， 目标探测实验 包括静止目标探测实验、 运动目标探测实验； 步骤2.2： 选择是否启动噪声场生成模块， 发射不同频段、 不同强度、 不同噪声源的噪声 来模拟环境变化， 记录齿鲸在环境变化情况下进行目标探测 时的发声信号和行为轨迹变 化。 5.根据权利要求2所述的一种 齿鲸运动声纳探测信号分析方法， 其特征在于： 所述接收 视频采集模块采集的视频信号是指 接收水下高速摄像机的视频信号， 通过多个水下高速摄权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115015892 A 2像机的录制画面比对补齐单个水 下高速摄 像机视频画面的视 觉盲区。 6.根据权利要求1所述的一种 齿鲸运动声纳探测信号分析方法， 其特征在于： 所述步骤 4还包括： 对每段 数据进行如下处 理： 4.1： 将全空间等间隔划分为N个方位， θj＝180°/N,j＝1,2, …,N， 对多通道阵元数据进 行全方位波 束形成， 得到全方位时域波 束信号 t为时刻； 4.2对N个方位的时域波束信号进行逐一筛选， 根据视频采集模块采集的视频信号查找 当前时刻齿鲸相对于多通道水听器 基阵的方位( θ01, θ02)； 4.3对( θ01, θ02)方位内的时域波束信号进行筛选， 提取具有最大幅值的时域波束方位 该方位的时域波 束信号则为时间段ti的齿鲸发声信号 4.4对所有P段数据执行完上述操作后， 可得到完整的齿 鲸游动探测目标时间段(tstart, tend)内的发声信号 7.根据权利要求6所述的一种 齿鲸运动声纳探测信号分析方法， 其特征在于： 所述步骤 6包括以下步骤： 6.1:以发声信号x(t)中的脉冲串为分析单位， 分析不同脉冲串的脉冲个数、 脉冲间隔、 脉冲包络、 脉冲串长度； 6.2:以发声信号x(t)中的单个脉冲为分析单位， 分析单个脉冲的脉冲宽度、 频段、 频 谱、 峰值频率、 中心频率、 波 束宽度； 6.3:比较齿鲸在游动探测目标过程中发出的脉冲串、 单个脉冲参数， 统计脉冲串、 单个 脉冲参数 的平均值、 方差、 一阶矩、 高阶矩， 总结齿鲸在自由运动状态下探测目标过程中的 发声规律； 6.4:比较齿鲸在探测不同目标 时的脉冲串、 单个脉冲 参数， 统计脉冲串、 单个脉冲 参数 的平均值、 方差、 一阶矩、 高阶矩， 总结齿鲸探测不同目标的发声规 律。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115015892 A 3