一种海豚嘀嗒声信号建模与合成的方法

摘要

本发明提供的是一种海豚嘀嗒声信号建模与合成的方法。采用瑞利脉冲作为合成海豚嘀嗒声信号的基本单元，设计双脉冲结构模型来建模海豚嘀嗒声信号，为海豚嘀嗒声的建模与合成提供了一种新的方法。该方法通过分析实际海豚嘀嗒声信号来确定瑞利脉冲信号参数，可以有效地实现不同类型海豚嘀嗒声信号的合成。通过这种方法合成的海豚嘀嗒声信号，一方面可以用于探究海豚对嘀嗒声的生理特性反应，促进人类进一步探索海洋生物，另一方面也可以将其应用于仿生声纳设备中，用于实现仿生通信、探测与识别。

主权项

一种海豚嘀嗒声信号建模与合成的方法，其特征是：步骤1：根据实际的海豚嘀嗒声信号特点，采用傅里叶变换和短时傅里叶变换分析海豚嘀嗒声信号的时频特性，得到嘀嗒声信号的频率范围，确定嘀嗒声信号的下限频率f_L和上限频率f_H，并将嘀嗒声信号建模为双瑞利脉冲结构模型，确定嘀嗒声信号中两个主要峰值频率和两个主要峰值对应的脉宽T₁和T₂、能量E₁和E₂、以及两个主峰时延差Δτ；步骤2：根据两个主要峰值频率和脉宽T₁和T₂，产生两个瑞利脉冲信号p₁(t)和p₂(t)，用于合成海豚嘀嗒声，每个瑞利脉冲信号的表示式为$p\left(t\right)=A\frac{\sqrt{2e}}{\tau }{\mathrm{te}}^{-{\left(\frac{t}{\tau }\right)}^2},$其中，A为信号幅度；e为自然常数；τ＝1/2πf_c为衰减常数，f_c为嘀嗒声信号的一个主要峰值频率，也是该瑞利脉冲信号的中心频率；t为脉冲信号时间，t变化范围为[0,T]，T为嘀嗒声主峰脉宽；步骤3：基于两个瑞利单脉冲信号p₁(t)和p₂(t)，以双瑞利脉冲结构模型，合成海豚嘀嗒声信号；根据两个主峰时延Δτ以及各自的能量E₁和E₂，采用如下公式进行信号合成：s(t)＝A₁w₁p₁(t)+A₂w₂p₂(t‑Δτ)其中，A₁和A₂为两个瑞利波形的幅度系数，其比值w₁和w₂为两个瑞利单脉冲信号p₁(t)和p₂(t)所对应的窗函数。步骤4：基于嘀嗒声信号的下限频率f_L和上限频率f_H，对合成的嘀嗒声信号s(t)进行滤波，得到合成嘀嗒声信号。