[發明專利]基于激光后向散射多普勒頻移的水中目標尾跡探測方法

無效

• 申請號: 201410211715.1
• 申請日: 2014-05-19
• 公開（公告）號: CN103969694A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 劉繼芳;王赟;王田;魯振中;孫艷玲;馬琳
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于激光后向散射多普勒頻移的水中目標尾跡探測方法，包括如下步驟：

1)利用激光發射裝置、后向散射信號檢測裝置、散射信號處理裝置及尾跡模擬器組建實驗系統；

2)在實驗室環境下，利用激光發射裝置向水中發射激光，并構成差動多普勒探測光路，用后向散射信號檢測裝置分別采集差動探測光路在靜水時的后向散射多普勒頻移信號I_m、水中有氣泡時的后向散射多普勒頻移信號I_b和水中有紊流時的后向散射多普勒頻移信號I_t；

3)通過散射信號處理裝置對實驗室環境下采集到的靜水時后向散射多普勒頻移信號I_m、水中有氣泡時的后向散射多普勒頻移信號I_b、水中有紊流時的后向散射多普勒頻移信號I_t進行實時處理，獲取實驗室環境下多普勒頻移信號的如下特征參數平均值：

靜水時后向散射多普勒頻移信號的頻譜寬度特征參數W_m的平均值頻譜峰值特征參數H_m的平均值和頻譜面積特征參數S_m的平均值

水中有氣泡時后向散射多普勒頻移信號的頻譜f特征參數W_b的平均值頻譜峰值特征參數H_b的平均值和頻譜面積特征參數S_b的平均值

水中有紊流時后向散射多普勒頻移信號的頻譜寬度特征參數W_t的平均值頻譜峰值特征參數H_t的平均值和頻譜面積特征參數S_t的平均值

4)計算實驗室環境下后向散射多普勒頻移信號的特征參數偏差值：

以所述實驗室環境下靜水時所得后向散射多普勒頻移信號的頻譜寬度特征參數W_m的平均值為基準，分別計算水中有氣泡時頻譜寬度特征參數的平均值相對于基準的偏差值W_bm、水中有紊流時頻譜寬度特征參數W_t的平均值相對于基準的偏差值W_tm；

以所述實驗室環境靜水時所得后向散射多普勒頻移信號的頻譜峰值特征參數H_m的平均值為基準，分別計算水中有氣泡時頻譜峰值特征參數H_b的平均值相對于基準的偏差值H_bm、水中有紊流時頻譜峰值特征參數H_t的平均值相對于基準的偏差值H_tm；

以所述實驗室環境下靜水時所得后向散射多普勒信號的頻譜面積特征參數S_m的平均值為基準，分別計算水中有氣泡時頻譜面積特征參數S_b的平均值相對于基準的偏差值S_bm、水中有紊流時頻譜面積特征參數S_t的平均值相對于基準的偏差值S_tm；

5)確定實驗室環境下后向散射多普勒頻移信號的特征參數閾值，并用這些特征參數閾值作為判斷目標尾跡是否存在的判斷標準：

在實驗室環境下，將水中有氣泡時頻譜寬度特征參數W_b的平均值相對于基準的偏差值W_bm，與水中有紊流時頻譜寬度特征參數W_t的平均值相對于基準的偏差值W_tm進行比較，將其中較小的偏差值W_min作為頻譜寬度特征參數閾值；

在實驗室環境下，將水中有氣泡時頻譜峰值特征參數H_b的平均值相對于基準的偏差值H_bm，與水中有紊流時頻譜峰值特征參數H_t的平均值相對于基準的偏差值H_tm進行比較，將其中較小的偏差值H_min作為頻譜峰值特征參數閾值；

在實驗室環境下，將水中有氣泡時頻譜面積特征參數S_b的平均值相對于基準的偏差值S_bm，與水中有紊流時頻譜面積特征參數S_t的平均值相對于基準的偏差值S_tm進行比較，將其中較小的偏差值S_min作為頻譜面積特征參數閾值；

6)在實際水域中，利用激光發射裝置向水中發射激光，并構成差動多普勒探測光路，用后向散射信號檢測裝置采集實際水域的后向散射信號I_r；

7)獲取實際水域中后向散射多普勒頻移信號特征參數的平均值：

由信號處理裝置對實際水域中采集到的后向散射多普勒頻移信號I_r進行實時處理，得到激光后向散射多普勒頻移信號的頻譜寬度特征參數W_r的平均值頻譜峰值特征參數H_r的平均值和頻譜面積的特征參數S_r的平均值

8)計算實際水域中后向散射多普勒頻移信號特征參數的偏差值：

計算實際水域中后向散射多普勒頻移信號I_r的頻譜寬度特征參數W_r的平均值相對于實驗室靜水時基準的偏差值W_rm；

計算實際水域中后向散射多普勒頻移信號I_r的頻譜峰值特征參數H_r的平均值相對于實驗室靜水時基準的偏差值H_rm；

計算實際水域中后向散射多普勒頻移信號I_r的頻譜面積特征參數S_r的平均值相對于實驗室靜水時基準的偏差值S_rm；

9)根據特征參數的偏差值判定目標尾跡是否存在：

若實際水域中激光后向散射多普勒信號I_r的頻譜寬度、頻譜峰值和頻譜面積的特征參數平均值的偏差值W_rm、H_rm、S_rm，都大于實驗得到的這些特征參數各自對應的特征參數閾值W_min、H_min、S_min，則目標尾跡存在，否則目標尾跡不存在。