[發明專利]一種三元矢量陣被動測距方法

有效

• 申請號: 201610728409.4
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN107783135B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 鮑習中;陳新華;鄭海波;李媛
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01S15/08
• 分類號: G01S15/08
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;陳琳琳

1.一種三元矢量陣被動測距方法，所述方法包括：對三個矢量水聽器：H1、H2和H3輸出的信號進行時域濾波，然后選取兩個矢量水聽器，根據兩個陣元輸出的聲壓通道時域濾波輸出計算時延估計，從而估計目標方位θ_P；根據目標方位θ_P完成矢量陣合成，輸出每個矢量組合，從而計算H1和H2及H1和H3的互相關輸出；對互相關輸出進行濾波；將頻帶進行劃分，對各頻帶的濾波后的互相關輸出進行融合；根據融合結果，計算時延估計，完成目標的方位和距離估計；

所述方法具體包括：

步驟101)通過FIR濾波器對三個陣元通道輸出進行時域濾波，只對信號處理頻帶進行濾波；三個陣元為三個矢量水聽器：H1、H2和H3；

步驟102)選取兩個陣元，根據兩個陣元的聲壓通道時域濾波輸出計算時延估計，從而估計目標方位θ_P；

步驟103)根據目標方位θ_P完成矢量陣合成，計算每個矢量組合；

步驟104)利用從步驟103)得出的H1、H2、H3的矢量組合輸出，計算H1和H2及H1和H3的互相關輸出；

步驟105)利用從步驟104)得出陣元間的互相關輸出，完成時間二次積累，得出新的互相關輸出；

步驟106)利用從步驟105)得出的各頻帶的互相關輸出進行頻帶融合；

步驟107)利用從步驟106)得出的各頻帶融合的互相關輸出，計算時延估計結果，完成目標的方位和距離估計；

所述步驟103)的具體實現過程為：

設H1、H2、H3的聲壓通道時域濾波輸出分別p₁(n),p₂(n),p₃(n)，采用二維矢量傳感器，H1的二個振速分量分別為：v_x1(n),v_y1(n)，H2的二個振速分量分別為：v_x2(n),v_y2(n)，H3的二個振速分量分別為：v_x3(n),v_y3(n)；

H1的矢量組合輸出為：

PV₁(n)＝0.5*p₁(n)+v_x1(n)sin(θ_p)+v_y1(n)cos(θ_p)；

H2的矢量組合輸出為：

PV₂(n)＝0.5*p₂(n)+v_x2(n)sin(θ_p)+v_y2(n)cos(θ_p)；

H3的矢量組合輸出為：

PV₃(n)＝0.5*p₃(n)+v_x3(n)sin(θ_p)+v_y3(n)cos(θ_p)。

2.根據權利要求1所述的三元矢量陣被動測距方法，其特征在于，所述步驟102)的具體實現過程為：

以第H1陣元為基準，求H3相對H1的時延差，設H1、H3聲壓通道時域濾波輸出為p₁(n),p₃(n)，計算它們的互相關，然后求取互相關絕對值的最大值對應的時延τ_p13；目標的方位估計θ_P為：

其中，c為聲速，d為H1陣元和H2陣元間的距離，H1陣元和H3陣元間的距離為2d。

3.根據權利要求2所述的三元矢量陣被動測距方法，其特征在于，所述步驟104)具體包括：

步驟104-1)求取PV₁(n)和PV₂(n)互相關，結果為：PV₁₂(b,k,m)，其中b表示頻帶，k表示數據幀數，m表示互相關時延點數；

步驟104-2)求取PV₁(n)和PV₃(n)互相關，結果為：PV₁₃(b,k,m)，其中b表示頻帶，k表示數據幀數，m表示互相關時延點數。