[發(fā)明專利]一種基于寬帶信號(hào)時(shí)延檢測(cè)的超短基線水下目標(biāo)定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310551916.1
• 申請(qǐng)日: 2013-11-08
• 公開（公告）號(hào): CN103777177B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王健培;竇如寬;程宏;陳克;朱學(xué)峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司七五○試驗(yàn)場(chǎng);中船重工（昆明）靈湖科技發(fā)展有限公司;中海油田服務(wù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01S5/24
• 分類號(hào): G01S5/24
• 代理公司: 昆明今威專利商標(biāo)代理有限公司53115
• 代理人: 賽曉剛

1.一種基于寬帶信號(hào)時(shí)延檢測(cè)的超短基線水下目標(biāo)定位方法，其特征在于目標(biāo)定位方法采用應(yīng)答模式進(jìn)行目標(biāo)定位，首先平臺(tái)或船載電子設(shè)備發(fā)射詢問(wèn)信號(hào)，布置于水下目標(biāo)上的應(yīng)答器進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)答，平臺(tái)或船載電子設(shè)備接收應(yīng)答信號(hào)，并解算出水下應(yīng)答器位置；

所述的平臺(tái)或船載電子設(shè)備發(fā)射詢問(wèn)信號(hào)是采用正負(fù)線性調(diào)頻LFM組合脈沖的形式，當(dāng)正線性調(diào)頻LFM脈沖在前，負(fù)線性調(diào)頻LFM脈沖在后時(shí)為對(duì)目標(biāo)1的詢問(wèn)，當(dāng)負(fù)線性調(diào)頻LFM脈沖在前，正線性調(diào)頻LFM脈沖在后時(shí)為對(duì)目標(biāo)2的詢問(wèn)；

所述正負(fù)線性調(diào)頻LFM信號(hào)脈沖不同的調(diào)制間隔產(chǎn)生不同類型的詢問(wèn)信號(hào)；

當(dāng)兩脈沖之間的時(shí)間間隔T_k為：

T_k＝T₀+k×Δ，其中k＝0……6(1)

式中：T_k完成不同模式的脈沖間隔調(diào)制，T₀為初始時(shí)間間隔，k代表7種不同的詢問(wèn)模式，Δ為調(diào)制間隔；

1)k＝0,目標(biāo)1定位詢問(wèn)；

2)k＝1,目標(biāo)1定位和姿態(tài)詢問(wèn)；

3)k＝2，目標(biāo)1定位和深度詢問(wèn)；

4)k＝3,目標(biāo)1定位和溫度詢問(wèn)；

5)k＝4，目標(biāo)1定位和電壓詢問(wèn)；

6)k＝5，目標(biāo)1定位和聲源級(jí)增加；

7)k＝6,目標(biāo)1定位和聲源級(jí)減小。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于寬帶信號(hào)時(shí)延檢測(cè)的超短基線水下目標(biāo)定位方法，其特征在于所述的應(yīng)答器檢測(cè)到正負(fù)線性調(diào)頻信號(hào)的次序和正負(fù)線性調(diào)頻信號(hào)之間的時(shí)間間隔，判斷詢問(wèn)的目標(biāo)號(hào)、定位或遙測(cè)的具體內(nèi)容，結(jié)合測(cè)量的相關(guān)傳感器信息，調(diào)制發(fā)射相應(yīng)的應(yīng)答信號(hào)，

具體應(yīng)答信號(hào)步驟是：脈沖Pw1為MFSK寬帶信號(hào)，對(duì)于目標(biāo)1，頻率編碼順序?yàn)閒_L、f_M和f_H，對(duì)于目標(biāo)2，頻率編碼順序?yàn)閒_H、f_M和f_L，脈沖Pw2和Pw3用以遙測(cè)信息的調(diào)制；

當(dāng)進(jìn)行目標(biāo)定位時(shí)，應(yīng)答器發(fā)射定位脈沖Pw1，超短基線陣接收到應(yīng)答信號(hào)后，通過(guò)平臺(tái)或船載電子設(shè)備完成相對(duì)兩個(gè)基元接收信號(hào)的檢測(cè)，經(jīng)過(guò)寬帶信號(hào)常規(guī)處理、相關(guān)峰值檢測(cè)、內(nèi)插擬合后，完成高精度時(shí)延檢測(cè)，

再按照公式(2)計(jì)算出目標(biāo)位置：

其中，R為基陣到應(yīng)答器的斜距，單位:m；d為基陣孔徑，單位：m；τ_x和τ_y分別為應(yīng)答信號(hào)到達(dá)水平、垂直方向兩個(gè)基元的時(shí)差,單位：

s；c為水中聲速，單位：m/s；τ為發(fā)射詢問(wèn)信號(hào)到接收到應(yīng)答信號(hào)的延時(shí)，單位：s。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于寬帶信號(hào)時(shí)延檢測(cè)的超短基線水下目標(biāo)定位方法，其特征在于詢問(wèn)信號(hào)體制中，對(duì)目標(biāo)1采用正LFM+負(fù)LFM組合脈沖信號(hào)體制，正負(fù)LFM之間的初始脈沖間隔為T₀,Δ為調(diào)制間隔，k，k＝0……6設(shè)置不同模式的調(diào)制間隔；同理，對(duì)于目標(biāo)2采用負(fù)LFM+正LFM組合脈沖信號(hào)體制，不同模式的調(diào)制方法和參數(shù)與目標(biāo)1相同；

應(yīng)答信號(hào)體制中，對(duì)于定位工作模式1，僅發(fā)射定位脈沖Pw1；對(duì)于定位和除姿態(tài)詢問(wèn)以外的參數(shù)遙測(cè)遙控工作模式3～工作模式7，發(fā)射Pw1+Pw2組合脈沖,Pw2調(diào)制遙測(cè)信息；對(duì)于定位和姿態(tài)詢問(wèn)工作模式2，發(fā)射Pw1+Pw2+Pw3組合脈沖，其中Pw2調(diào)制橫滾信息，Pw3調(diào)制縱傾信息；

將相對(duì)兩組接收信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D采樣、信號(hào)檢測(cè)后，進(jìn)行寬帶相關(guān)常規(guī)處理，完成相關(guān)峰檢測(cè)和內(nèi)插擬合后完成高精度時(shí)延估計(jì)，帶入公式(2)得到目標(biāo)相對(duì)基陣的X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)，從而完成目標(biāo)定位；

計(jì)算出目標(biāo)位置的公式(2)是：

其中，R為基陣到應(yīng)答器的斜距，單位:m；d為基陣孔徑，單位：m；τ_x和τ_y分別為應(yīng)答信號(hào)到達(dá)水平、垂直方向兩個(gè)基元的時(shí)差,單位：

s；c為水中聲速，單位：m/s；τ為發(fā)射詢問(wèn)信號(hào)到接收到應(yīng)答信號(hào)的延時(shí)，單位：s。