1.一種艦船輻射噪聲檢測(cè)方法,其特征在于包括下述步驟:
第一步:利用聲吶采集海洋中的聲信號(hào),記為g(t),即為輸入信號(hào);
第二步:構(gòu)造信號(hào)檢測(cè)輸入系統(tǒng)
利用Duffing振子檢測(cè)系統(tǒng),系統(tǒng)公式為:
其中,式中x、y為系統(tǒng)輸出,分別x、y的導(dǎo)數(shù),k為阻尼系數(shù),-αx+βx3為非線性恢復(fù)力,α、β為非線性恢復(fù)力系數(shù),rcos(ωt)為內(nèi)策動(dòng)力,ω為內(nèi)策動(dòng)力頻率,r為內(nèi)策動(dòng)力幅值,g(t)為輸入信號(hào),參數(shù)設(shè)置為k=0.5,α=1,β=1,ω=1,利用Melnikov方法取r=0.8,使系統(tǒng)處于混沌臨界狀態(tài);
Duffing振子系統(tǒng)初始狀態(tài)為
第三步:將第一步中的信號(hào)g(t)輸入到第二步中的式(1)中,利用四階自適應(yīng)步長(zhǎng)龍格庫(kù)塔方法對(duì)公式(1)進(jìn)行求解,初值定為(1,1),得出系統(tǒng)方程解(x,y),其中x,y均為向量,以方程解中的x為橫軸,y為縱軸,得到輸出數(shù)據(jù)的相空間圖形;
輸入信號(hào)同時(shí)含有單頻信號(hào)、混沌特性信號(hào)和高斯噪聲信號(hào),即
其中s1(t)=Acos(ωt),A為輸入信號(hào)幅值,s2(t)為一種或多種混沌特性信號(hào)的和,s3(t)為高斯白噪聲信號(hào)或色噪聲信號(hào),其中ξ,ζ,為0或1,且ξ,ζ,不同時(shí)為零;
第四步,搜索公式(1)的解(x,y),分別得到向量x的最大值Xmax和最小值Xmin以及向量y的最大值Ymax和最小值Ymin,以Xmax到Xmin的距離為寬度,Ymax到Y(jié)min的距離為高度組成一個(gè)長(zhǎng)方形區(qū)域,將此長(zhǎng)方形區(qū)域均分為2行n列的網(wǎng)格;
第五步:統(tǒng)計(jì)每個(gè)網(wǎng)格中的數(shù)據(jù)量ki,利用
計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格出現(xiàn)數(shù)據(jù)的概率pi,得到2*n個(gè)格子的分布列,其中C為系統(tǒng)相空間中的總數(shù)據(jù)量;
第六步:利用Bandt-Pompe算法及統(tǒng)計(jì)復(fù)雜度計(jì)算方法得到接收信號(hào)的統(tǒng)計(jì)復(fù)雜度,根據(jù)統(tǒng)計(jì)復(fù)雜度值大小進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè),統(tǒng)計(jì)復(fù)雜度的計(jì)算方法如下:
Shannon熵表示概率分布為P={pi,i=1,…,N}的物理過(guò)程的不確定程度,表述為
Shannon熵的最大值為概率分布為均勻分布Pe={1/N,…,1/N}時(shí)的取值,由此,標(biāo)準(zhǔn)Shannon熵為
其中Smax=S[Pe]=lnN,Pe={1/N,…,1/N}表示均勻分布,0≤HS[P]≤1;
失衡度K[P]度量系統(tǒng)任一狀態(tài)T時(shí)的概率分布P與均勻分布Pe之間的距離DS表述為:
K[P]=K0·DS[P,Pe] (7)
其中K0是歸一化常數(shù),則0≤K≤1,DS選用Jensen-Shannon散度JS進(jìn)行刻畫(huà),即對(duì)概率空間中任意兩個(gè)分布P1和P2,表述為:
JS[P1,P2]={S[(P1+P2)/2]-S[P1]/2-S[P2]/2} (8)
那么,失衡度表述為
KJ[P]=K0·JS[P,Pe] (9)
其中,歸一化常數(shù)K0為JS[P,Pe]取最大值時(shí)的倒數(shù),完全有序狀態(tài)和均勻分布之間的距離為JS[P,Pe]取值的最大值;
則由如式(6)所示的標(biāo)準(zhǔn)Shannon熵和式(9)所示的失衡度,可得統(tǒng)計(jì)復(fù)雜度為:
CJS[P]=KJ[P]·HS[P] (9)
定義閾值為0.05,若統(tǒng)計(jì)復(fù)雜度CJS[P]大于0.05則判定有目標(biāo),小于0.05則判定無(wú)目標(biāo)。