一种基于粒子群优化阵列处理的船舶辐射噪声测量方法与流程

本发明属于试验与测试，提供一种基于粒子群优化阵列处理的船舶辐射噪声测量方法，用于高海洋背景噪声、船舶运动参数已知条件下的辐射噪声精确测量。

背景技术：

1、“商船噪声对海洋生物影响”议题自从国际海事组织mepc第57次会议以来一直受到各个国家的关注，并被列为优先考虑事项。目前国内民用船舶面临辐射噪声检测需求，并且由于民用船舶数量庞大，需要检测方法具有较高的环境容忍度，然而现阶段船舶辐射噪声测试中对海洋背景噪声量级有较高的要求，测试时需选择低于3级海况的气候条件及远离航道的海域，较为严苛的测试条件导致辐射噪声检测工作常由于气候等原因推迟，无法满足大批量测试需求。针对现有依靠单水听器形成阵列求均值的测量方式，有文章提出利用阵列波束形成方法进行辐射噪声测试可以有效抑制环境干扰，但该方式需要预先对被测船舶进行被动定位，定位精度不能满足测试需求。俄罗斯专家提出基于已知位置信息的自适应波束形成算法可以形成精确阵列导向，但这种方法对于最优权值的运算量较大，运算时间长。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于粒子群优化阵列处理的船舶辐射噪声测量方法，利用gps提供被测船舶与测量阵列的位置信息，运用粒子群算法求解优化阵列权值，实现自适应波束形成，抑制背景噪声干扰，对船舶辐射噪声实施精确测量。

2、本发明提出的优化算法流程如图2所示，包括以下步骤：

3、（1）利用gps获得被测船舶与测量阵列的位置信息，建立被测船舶到接收阵列的格林函数；

4、（2）初始化粒子群设定，设置阵列参考阵元，将接收阵列待求解的各阵元权值代入粒子群参数；

5、（3）将粒子群进行迭代计算，利用权值计算阵列输出信号与参考阵元输出信号的误差值；

6、（4）选取最小误差值下的阵列权值，最终得到阵列权值的优化结果。

7、本发明的有益效果是：

8、在保证船舶噪声测量精度条件下，有效抑制背景噪声干扰，提高测量信噪比，效果如图4、图5所示。

技术特征：

1.一种基于粒子群优化阵列处理的船舶辐射噪声测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于粒子群优化阵列处理的船舶辐射噪声测量方法，其特征在于，步骤（1）中，测量同时需记录船舶与测量系统的位置信息，引入坐标网格，建立格林函数g。

3.根据权利要求1所述的基于粒子群优化阵列处理的船舶辐射噪声测量方法，其特征在于，步骤（2）中需设置最接近被测量船舶的水听器作为参考阵元，将阵列输出信号与参考水听器对比计算误差值，随机设置系数α与β的初始值为粒子群位置坐标，实现对系数α、β的求解。

4.根据权利要求1所述的基于粒子群优化阵列处理的船舶辐射噪声测量方法，其特征在于，步骤（3）中， 粒子群进行迭代计算时，使用粒子位置坐标α、β计算阵列权值，再用阵列权值计算误差，并利用误差计算粒子位置转移概率。

技术总结
本发明公开的基于粒子群优化阵列处理的船舶辐射噪声测量方法包括以下步骤：利用GPS获得被测船舶与测量阵列的位置信息，建立被测船舶到接收阵列的格林函数；初始化粒子群设定，设置阵列参考阵元，将接收阵列待求解的各阵元权系数代入粒子群参数；将粒子群进行迭代计算，利用阵列权值计算阵列输出信号与参考阵元输出信号的均方误差；选取最小均方误差值处的阵列权值，最终得到阵列权值的优化结果。使用算法优化得到的阵列权值计算阵列输出信号，实现自适应波束形成，抑制环境干扰，提高信噪比同时保留准确的船舶辐射噪声量级。

技术研发人员：梁喆,朱艺佳,刘文帅,侯朋,代雪峰,王文冠,李光远,范业明,王慧
受保护的技术使用者：中船重工海目测试技术（海南）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12