Doppler-warping变换及其应用在声学目标运动速度估计

摘要

当声源和接收器之间存在相对运动时,接收到的信号会发生多普勒频移,多普勒频移和目标运动参数有关.针对声学多普勒频移问题提出Doppler-warping变换,运用该变换可以实现多普勒信号相位的线性化,推导出warping算子,提出一种利用该变换估计目标运动参数的算法.首先构造不同运动参数下的Doppler-warping算子,再利用算子对接收的时域信号进行时间重采样,然后求出变换之后信号的频谱函数,最后利用频谱函数熵最小来实现目标参数估计.仿真结果证明了该方法的有效性,对于低信噪比的海试数据,渔船真实速度为4.5 m/s,采用传统的最小均方误差(MMSE)速度估计方法得到的结果为5.2 m/s,误差达到15.56％,本文提出的Doppler-warping变换方法较为准确地估计了目标运动速度,估计结果为4.7 m/s,误差为4.44％.