[發(fā)明專利]目標(biāo)回波亮點測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010235025.1
• 申請日: 2010-07-23
• 公開（公告）號: CN101907708A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 惠娟;趙安邦;惠俊英;溫韶娟
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01S7/539
• 分類號: G01S7/539;G01S15/06
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是測量領(lǐng)域的主動探測系統(tǒng)的目標(biāo)測量方法。

背景技術(shù)

目標(biāo)回波是入射波與目標(biāo)相互作用后產(chǎn)生的，它不僅與入射聲波的波形有關(guān)，還與入射聲波的方向、目標(biāo)的運(yùn)動姿態(tài)、海水介質(zhì)、聲源與目標(biāo)的相對位置等因素相關(guān)聯(lián)，人們對回波進(jìn)行分析處理，可以提取目標(biāo)的特征信息，如果再輔以某些先驗知識，就可以實現(xiàn)目標(biāo)檢測和識別。理論分析和實驗研究都證明，任何一個復(fù)雜目標(biāo)，在高頻情況下，它的回波都是有若干個子回波迭加而成的，每個子回波可以看作是從某個散射點反射的波，這個散射點就是亮點。它可以是真實的亮點，也可以是某個等效的亮點。這樣，任何一個復(fù)雜目標(biāo)都可以等效成若干個散射亮點的組合。

回波亮點空間結(jié)構(gòu)的研究，對理解回波產(chǎn)生機(jī)理有深遠(yuǎn)的意義。主動聲納向著低頻方向發(fā)展，只有低頻，大功率且與信道相匹配的主動聲納才能實現(xiàn)對隱身目標(biāo)的遠(yuǎn)程探測。目前美國的主動聲納工作頻率已降低到400Hz。而目標(biāo)回波是目標(biāo)在入射波激勵下產(chǎn)生的一種物理過程，因此回波中的某些特征信息是主動聲納實現(xiàn)目標(biāo)探測和識別的基礎(chǔ)。聲納處理機(jī)通過對回波信號進(jìn)行處理提取這些特征量，從而進(jìn)行分類識別。不同的亮點在聲軸上相互錯開，形成沿著距離分布的特征。因此，在入射波激勵下的目標(biāo)回波可以明顯分離出各個亮點回波，這一特征提供了分析目標(biāo)亮點及其特性的基本途徑。當(dāng)入射方位變化時，亮點之間的相對距離和聲程隨之變化。因此亮點的分布特征與方位角有密切關(guān)系，造成回波的各種時空特性。這也就使得目標(biāo)的亮點結(jié)構(gòu)測量成為關(guān)注點。因而，有必要發(fā)展低頻回波測量技術(shù)，以順應(yīng)今后幾年聲納技術(shù)發(fā)展的需要。

目前，國內(nèi)已經(jīng)做了大量針對高頻(一般是在20kHz～35kHz頻段)下目標(biāo)回波測量的工作，尚未進(jìn)行低頻目標(biāo)回波的亮點分布結(jié)構(gòu)的測量工作。以往測量目標(biāo)回波亮點的技術(shù)一般都是采用傳統(tǒng)的波束形成方法，這種方法在測量多亮點時將會出現(xiàn)模糊，有測量精度低的問題。若再將這種方法用于測量低頻(1kHz及其以下)目標(biāo)回波亮點，它的主瓣將變得很寬，目標(biāo)回波亮點的分辨率也會降的很低，無法高精度的測量也就成了沒有人研究測量低頻目標(biāo)回波亮點分布的一個原因。

綜上所述，測量低頻目標(biāo)回波亮點的方法有待于研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供可以克服常規(guī)波束形成易受瑞利限限制、旁瓣干擾且計算量小、精度高的目標(biāo)回波亮點測量方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明目標(biāo)回波亮點測量方法，其特征是：

(1)接收陣接收回波信號，利用互相關(guān)分裂陣波束形成技術(shù)估計回波亮點的方位、并作為角度搜索范圍的中心值，以中心值的-10度到10度范圍作為角度搜索的范圍；

(2)在已確定的角度搜索范圍內(nèi)采用極坐標(biāo)的方式進(jìn)行掃描，得到波束輸出；

(3)將輸出的波束與發(fā)射信號的拷貝作互相關(guān)；

(4)測拷貝相關(guān)的峰值的最大值，峰值的位置即是回波亮點的位置。

本發(fā)明目標(biāo)回波亮點測量方法還可以包括：

1、所述的接收陣是半波間距陣或稀疏陣。

2、所述的接收的回波信號，當(dāng)回波信號為窄帶信號時，采用MVDR聚焦波束形成方法形成波束；當(dāng)回波信號為寬帶信號時，采用MVDR聚焦波束形成方法或STMV聚焦波束形成方法形成波束。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：采用分裂陣互相關(guān)測向技術(shù)可以有效的減少計算量，使用MVDR與聚焦波束形成相融合，較常規(guī)的聚焦波束形成具有更高的分辨率和更低的旁瓣級；而拷貝相關(guān)具有有效地接收信號能量而抑制干擾的輸出功率的特點，使得在低信噪比環(huán)境下MVDR聚焦波束形成的聚焦峰更加尖銳，背景更加平滑，旁瓣級更低。此種方法不僅適用于半波間距陣，同時應(yīng)用于稀疏陣也會有很好的效果。本發(fā)明不僅適用于測量低頻目標(biāo)回波亮點，也同樣適合于高頻情況。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的測量框圖；

圖2為本發(fā)明水平線列陣模型布放圖；

圖3為本發(fā)明互相關(guān)分裂陣測向模塊示意圖；

圖4為本發(fā)明互相關(guān)分裂陣測向系統(tǒng)框圖；

圖5為本發(fā)明寬帶信號MVDR聚焦波束形成的處理流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：

結(jié)合圖1～5，本發(fā)明目標(biāo)回波亮點測量方法分為以下四個步驟：