[發明專利]子帶銳化精確時延快速估計方法

無效

• 申請號: 201010585440.X
• 申請日: 2010-12-02
• 公開（公告）號: CN102141606A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 黃迪;陳伏虎
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一五研究所
• 主分類號: G01S3/80
• 分類號: G01S3/80
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

技術領域

本發明涉及使用傳感器接收的信號被動估計目標方位，并對其進行實時跟蹤的技術，主要是一種子帶銳化精確時延快速估計方法。

背景技術

現在常用的被動聲測向技術有匹配場技術，波束形成方法，高精度定向算法以及時延估計方法，其中時延估計方法主要有直接相關法，廣義相關法，相位譜法，參量模型時延估計法和自適應濾波法，后來出現一些改進的算法如高階統計量法等。匹配場技術需要知道空間聲場分布的先驗知識，高精度定向算法需要事先知道聲源的個數，并且兩種方法計算復雜，運算量都很大；波束形成技術當接收基陣孔徑小、陣元個數少的情況下，角度分辨能力、對噪聲的抑制能力和定向精度就會變差；時延估計方法在陣列孔徑較小時，角度分辨能力不高，不適于多目標的探測，另外這些方法通常都是建立在時延量化的基礎上，用離散的時延代替連續的時延，為保證一定的時延精度，必須采取過采樣或數字內插技術，這樣需要很大運算量和軟硬件代價；故上面的這些方法難以適用于小孔徑基陣和電池長期供電的平臺，如魚雷、水雷、智能地雷、UUV、浮標(潛標)及其他水下探測節點等。

人類聽覺系統尺寸非常小，左右耳之間的距離大約為0.2m，卻可以同時分辨多個聲源，其定位精度和抗干擾能力是相同條件下的任何設備或系統無法比擬的，研究表明人耳對聲信號是分為多個子帶進行處理的，為我們在小孔徑接收基陣下的多目標分辨提供啟發；相關峰細化的精確時延估計快速算法在不進行升采樣，保證運算量基本不變的情況下，可任意提高等效采樣頻率，實現時延的快速精確的估計，其算法的核心就是使用布魯斯坦等式將IFFT變換轉化為卷積運算，再將卷積運算通過FFT算法實現，在保證運算量不變的情況下，可任意細化時域的采樣間隔，將時間細化逆傅里葉變換法(HRIFFT)應用到互譜相關算法中就得到了高精度時延估計方法。

發明內容

本發明的目的正是要克服上述技術的不足，而提供一種子帶銳化精確時延快速估計方法，特別適合于具有小孔徑，二元接收基陣，低功耗限制，精確方位估計，多目標分辨要求的系統。

本發明解決其技術問題采用的技術方案：這種子帶銳化精確時延快速估計方法，采用已有的數學方法盡量模擬人耳定向過程，實現小孔徑、多目標情況下的快速精確定向。使用傳感器陣列接收的信號之間的時延來估計目標的方位，將信號分頻段處理，然后使用相關峰細化快速時延估計方法估計各頻帶目標的方位，接著對各頻帶的峰值函數進行尖銳化處理。

作為優選，具體步驟如下：

(1)對兩個陣元接收的信號x₁(t)、x₂(t)進行FFT，得到信號的頻譜X₁(ω)、X₂(ω)；根據探測目標的類型，確定處理的頻帶范圍；

(2)將接收信號的頻帶范圍分解為J個等間隔窄帶，計算各窄帶的互功率譜：

Pj(ω)=X1j(ω)X2j*(ω)]]>

其中X_ij(ω)表示第i個陣元(i＝1或2)第j個頻帶信號的頻譜，*表示共軛運算；

(3)對各窄帶互功率譜P_j(ω)使用時間細化逆傅里葉變換進行處理，計算各頻帶的互相關函數C_j(t)＝MHRIFFT[P_j(ω)]，取等效采樣頻率為40*c/d，其中c為聲速，d為陣元間距；