浙江大学杨秦敏获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江大学申请的专利基于Stockwell变换时频图的多振动源水下有效定位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:CN115616485B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-10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:202211203006.X,技术领域涉及:G01S5/22;该发明授权基于Stockwell变换时频图的多振动源水下有效定位方法是由杨秦敏;蒲岩云;杨楷翔;朱程远;蒋浩;李超设计研发完成,并于2022-09-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于Stockwell变换时频图的多振动源水下有效定位方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于Stockwell变换时频图的多振动源水下有效定位方法。该方法包括数据采集、数据预处理和模型训练三步。在数据采集的过程中,使用侧线阵列采集设定频率的振动压力信号,通过电脑的控制软件将数据实时保存;在数据预处理阶段,将传感器的信号去除噪声,将信号经过Stockwell变换时频图;在使用模型训练的过程中,将归一化后的组合时频图输入,得到有效的振动源位置预测值。该方法充分利用了时序数据的频谱特性,针对原始时序数据特征不明显、难以提取等问题进行了解决,流程简单,易于操作,所使用的预测算法可用于水下潜航器的集群、探测、潜伏等任务,避免使用声波定位暴露自身位置的危险,提高水下潜航器任务执行的成功率。
本发明授权基于Stockwell变换时频图的多振动源水下有效定位方法在权利要求书中公布了:1.一种基于Stockwell变换时频图的多振动源水下有效定位方法,其特征在于,该方法包括以下步骤: 步骤1,利用3D打印技术打印设计的人工侧线传感器阵列的外壳,组装压力传感器构建传感器阵列; 步骤2,随机生成多组振动源的位置组,Target=x1,y1,x2,y2,其中x1,y1、x2,y2分别是两个振动源的二维坐标,按照生成的坐标移动振动源,确定振动源在设定的目标位置处; 步骤3,在每组位置处,使用设计的人工侧线传感器阵列获得一段时间内的水下流场压力信号,使用上位机软件和数据采集卡将压力信号以振动频率2倍以上的采样频率保存10秒至30秒的数据在电脑上,相关的压力信号数据为X,X=[xit],i=1…,N;用xi:表示人工侧线传感器阵列一次的采样输入; 步骤4,将步骤3获得的压力信号数据进行数据预处理,具体为每个传感器的信号减去平均值,去除底噪,将步骤2随机生成的坐标进行归一化处理,使得目标值的大小在同一尺度范围之内; 步骤5,使用数据增广方法对原始数据M个数据点进行等q份分割,每份样本数据包含m个数据点; 步骤6,使用多频率分析的Stockwell变换对信号进行时频分析,使用离散Stockwell变换将一维形式的压力变化数据转换成二维的时频图格式,方便后续使用搭建的模型提取特征,对特征进行非线性拟合; 步骤7,将步骤6生成的时频图分辨率统一归化到W0×H0,N个传感器对应N张时频图; 步骤8,将步骤7归一化后的N张时频图组合成一张图,组合成的图像大小是W×H; 步骤9,将步骤8获得的样本图像数据集按照一定的比例划分训练集、验证集和测试集; 步骤10,构建基于通道自注意力机制和空间自注意力机制的残差卷积神经网络的定位预测模型,所述定位预测模型包括:预处理模块、特征提取模块以及全连接回归模块,所有输入在提取特征之前经过预处理模块,利用训练集对所述模型进行训练,利用验证集对所述模型的训练权重进行验证,根据验证的表现选择出最优的权重; 步骤11,根据步骤10训练的最优权重对测试集进行测试,得到水下振动源位置的预测值。
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