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龙图腾网获悉中国人民解放军国防科技大学申请的专利一种基于单矢量传感器的信号自主检测与分类方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116796232B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-26发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310759621.7，技术领域涉及：G06F18/24；该发明授权一种基于单矢量传感器的信号自主检测与分类方法是由郭微;吴艳群;王付印;熊水东;姚琼;马燕新;彭承彦设计研发完成，并于2023-06-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于单矢量传感器的信号自主检测与分类方法在说明书摘要公布了：本发明涉及信号处理领域，具体涉及一种基于单矢量传感器的信号自主检测与分类方法；该方法首先利用矢量传感器接收的声压和质点振速数据计算每个频点的相干系数并提取相位，通过分析相位随时间变化的统计特性获得相位起伏因子；然后设置起伏因子门限，利用信号和噪声相位起伏的差异性获得信号的初步检测结果；最后通过信号的初步检测结果进行时长和带宽的二次检测，并将检测结果进行窄带线谱信号和宽带信号分类；相比其他基于频谱能量的信号检测技术，本发明能提供更为稳健的信号自主检测结果，检测结果可进一步用于目标测向与识别。

本发明授权一种基于单矢量传感器的信号自主检测与分类方法在权利要求书中公布了：1.一种基于单矢量传感器的信号自主检测与分类方法，其特征在于，该方法分为以下步骤： S1利用单矢量传感器接收的声压和质点振速数据计算每个频点的相干系数并提取相位，通过分析相位随时间变化的方差获得相位起伏因子；具体如下： S1.1对单矢量传感器采集到的声压和质点振速数据进行分段：单矢量传感器采集到质点振速x通道采样数据Sx、质点振速y通道采样数据Sy、质点振速z通道采样数据Sz和声压通道采样数据Sp后，以窗长wl秒对上述采样数据进行截取，第i个数据段对应的时间为ti，i为数据段编号，i＝1,2,3,···,S，S为数据段总数； S1.2利用经典谱估计方法计算每个矢量信号数据段的自谱和互谱，谱分析频率为kj，j表示第j个频点，j＝1,2,3,···,M，M表示总的频点数；自谱估计结果Ippi,j、Ixxi,j、Iyyi,j、Izzi,j分别表示时间ti对应的数据段在频点kj处的声压通道、质点振速x通道、质点振速y通道和质点振速z通道的自谱，互谱估计结果Ipxi,j、Ipyi,j、Ipzi,j分别表示时间ti对应的数据段在频点kj处声压通道和质点振速x通道数据段的互谱、声压通道和质点振速y通道的互谱、声压通道和质点振速z通道的互谱；通过自谱和互谱计算时间ti对应的数据段在频点kj处的相干系数可得： 其中，Cpxi,j表示在时间ti对应的数据段在频点kj处声压通道和质点振速x通道的相干系数，Cpyi,j表示时间ti对应的数据段在频点kj处声压通道和质点振速y通道的相干系数，Cpzi,j表示时间ti对应的数据段在频点kj处声压通道和质点振速z通道的相干系数； S1.3提取公式1中相干系数Cpxi,j、Cpyi,j和Cpzi,j的相位，分别得到相干系数Cpxi,j的相位phpxi,j、相干系数Cpyi,j的相位phpyi,j、相干系数Cpzi,j的相位phpzi,j； S1.4将提取的相干系数相位信息表示为如下矩阵形式： 其中，PHx、PHy和PHz为分别为存储声压通道和质点振速x、y、z通道相干系数的相位矩阵，矩阵每一行按照时间顺序ti,ti+1,…存储k1至kM对应的M个频点的相位； S1.5设置时长阈值T1，当积累ti至ti+N-1对应的N个数据段满足Nwl≥T1时，将相干系数的相位矩阵拆分为如下形式： 其中，和分别表示满足时长阈值T1后由声压通道和质点振速x、y、z通道在N个数据段、M个频点的相干系数的相位矩阵，N＜S； S1.6分别对公式3中每个矩阵每一列的相位计算标准差，得到标准差矩阵STD： 其中，std表示求标准差运算，公式4标准差矩阵STD中的元素stdph-px1为公式3中矩阵的第一列向量[phpx1,1,phpx2,1,...,phpxi,1,...,phpxN,1]T中所有元素的标准差，同理可得标准差矩阵STD中的其他元素； 对公式4中标准差矩阵STD的每一个元素取倒数，将相位标准差的倒数定义为相位起伏因子，得到相位起伏因子矩阵F： 基于信号和噪声相位起伏特性的差异，可通过相位起伏因子的大小来区分信号和噪声，即相位起伏因子较小的频率为噪声频率，相位起伏因子较大的频率为信号频率，依据设置的相位起伏因子门限就可判断出某一频率的信号特性； S2设置相位起伏因子门限，利用信号和噪声相位起伏的差异性获得信号的初步检测结果； S2.1计算噪声数据的相位起伏因子，并将相位起伏因子的最大值Cth设置为所有频率的相位起伏因子门限，基于该门限值获得的检测结果表示为 其中Dij表示检测结果，0表示检测结果为噪声，1表示检测结果为目标信号，F1,j表示相位起伏因子矩阵F第一行中的元素，F2,j表示相位起伏因子矩阵F第二行中的元素，F3,j表示相位起伏因子矩阵F第三行中的元素； S2.2经过S2.1的初步门限检测后可获得ti至ti+N-1时间段内的检测结果Dij，存储检测结果并更新数据，数据更新方式为ti+N时间对应的数据段入栈，ti时间对应的数据段出栈，此时处理的数据时间段更新为ti+1至ti+N，再对更新后的数据段重复S1过程并获得初步检测结果Di+1j，重复S2.1可获得初步检测结果矩阵R： 以数据段入栈、出栈的方式更新处理数据，检测结果矩阵每行依次存储更新数据的初步检测结果； S3通过S2获得的信号的初步检测结果进行二次检测，并将二次检测结果进行窄带线谱信号和宽带信号分类； S3.1随着初步检测结果矩阵R的积累，当初步检测结果矩阵R的维度达到G×M时，G为初步检测次数，初步检测结果矩阵R中存储了ti至ti+G+N-1时间的检测结果，已处理的数据时间长度为G+Nwl；设置判断是否开始二次检测的时长阈值T2，当G+Nwl≥T2时，满足二次检测条件的初步检测结果矩阵RG为： 分别计算矩阵RG中每列元素的和与矩阵中累积的初步检测次数G的比值： 矩阵RG是由0和1构成的矩阵，其中元素为1的位置对应的时间和频率表示在该时间内该频率为目标信号，公式9计算比值即是分析在G次初步检测中，每个频点被判定为目标信号的比例，将比值CTj定义为时长占比参数，该时长占比参数介于0～1之间，该参数描述了在频率kj处目标信号的时间连续性； S3.2窄带线谱检测 设置针对窄带线谱信号的时长占比参数阈值TL，当时长占比参数CTj≥TL时，说明频率kj为线谱信号频率，将该频率的线谱检测结果记录为1；若时长占比参数CTj＜TL，说明频率kj不是线谱信号频率，将该频率的线谱检测结果记录为0； S3.3宽带信号检测 设置针对宽带信号检测的时长占比参数阈值TB，时长占比参数阈值TB与TL的设置方式相同，因为宽带信号的时间连续性没有线谱信号强，所以TB需设置得比TL小；用DBj代表宽带信号检测结果，若TB≤CTj＜TL，将频率kj处的检测结果记录为DBj＝1；若CTj＜TB，将频率kj处的检测结果记录为DBj＝0；将向量DB各元素求和并计算与M的比值，即可获得带宽占比参数： 带宽占比参数CF描述了信号带宽与分析频率带宽的比例，带宽占比参数CF越大表明信号带宽越大，因此可利用该参数筛选出宽带信号；设置带宽占比参数阈值FB，若CF≥FB，表明检测到宽带信号，宽带信号检测结果为1；若CF＜FB，则表明未检测到宽带信号，所有频率的检测结果全部替换为0； S3.4窄带线谱和宽带信号分类 将S3.2窄带线谱检测和S3.3对应的频率记录下来，可分别获得窄带线谱信号和宽带信号的频率信息，从而实现窄带和宽带信号分类； S4数据流更新 经过S1至S3的处理步骤，实现了对ti至ti+G+N-1时间对应的G+N段数据的一次窄带和宽带信号的检测与分类，下一次的信号检测与分类将从时间ti+1开始，再进行S1计算数据相位起伏因子、S2利用相位起伏因子实现信号初步检测和S3基于初步检测结果的窄带和宽带信号分类。

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