[發明專利]一種利用合作聲源信息的陣形估計方法

有效

• 申請號: 201610879410.7
• 申請日: 2016-10-09
• 公開（公告）號: CN106526577B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 邵鵬飛;祝獻;馬啟明
• 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: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

本發明提出了一種利用合作聲源信息的陣形估計方法，屬于聲納柔性基陣陣形估計領域。在已知單個合作聲源信息的前提下，假定陣元間距變化范圍較小，通過設計出的遞歸算法可以估計出相應的陣形位置參量。相比于目前常見的利用合作聲源估計陣形方法，本發明方法實現相對簡單、對條件約束較小、算法運行效率高且陣形估計性能可靠。

技術領域

本發明屬于聲納柔性基陣陣形估計領域，尤其涉及一種利用合作聲源信息的陣形估計方法。

背景技術

聲納的處理基礎為陣處理，而陣處理獲得良好性能的前提保障就是需要準確地掌握陣形信息。

目前，用于遠距離安靜型目標探測的有效手段就是低頻大孔徑探測，然而，對于大孔徑的拖曳線陣或者岸基陣，由于陣形失配帶來對寬帶警戒及后端的跟蹤，關聯和識別等處理模塊的不利影響在實際應用中是普遍存在的，而且很大程度上降低了聲納的探測能力，出現漏報和虛警的概率大幅度提高，因此實時且無偏地估計聲納基陣陣形對聲納處理的重要性不言而喻。目前常見的陣形估計方法大致可以分為兩大類：(1)基于航向傳感器和深度傳感器等傳感器的數據進行陣形擬合；(2)利用合作聲源的已知信息，采用信號處理的方法來估計陣形。前者實現方法相對簡單，但是對傳感器精度和穩定性要求較高，在實際中安裝和維護成本也較高，而且通過目前實際數據顯示的結果也不是很理想。后者方法實現的必要條件較多，而且過程相對復雜，目前常見的該方法例子中，大多需要至少2個不同位置的參考聲源，而且部分方法是基于平面波遠場條件下實現的，需要設置的試驗條件較苛刻。這里提出的陣形估計方法是屬于第二類方法，但相比于目前常見的此類其他方法，本發明成果提出的方法只需要一個位置的參考聲源，而且不需要考慮聲源相對于基陣的近場或遠場條件，算法實現也比較簡單，估計性能相比于一般方法要好。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種利用合作聲源信息的陣形估計方法，提供了一種利用合作聲源信息的陣形估計技術，該方法是在陣元間距已知或者變化較小的條件下，通過位于近場或者遠場的合作聲源在相對基陣的某一方位角發射一次信號，即可基于各陣元接收信號的時延特性估計出接收陣陣形。

本發明的目的是通過如下技術方案來完成的。這種利用合作聲源信息的陣形估計方法，該方法主要包括以下步驟：

(1)測量合作聲源位置信息：將導引聲源移動到一個能夠達到相對較佳效果的測量區域，通過GPS測量出導引聲源及拖曳基陣首陣元的位置信息，進而推出聲源相對于首陣元的距離及在大地坐標系下的相對角；

(2)接收合作聲源發射信號，并計算出各陣元接收信號的時延信息：聲源發射一次導引信號，接收陣將接收信號與發射拷貝信號進行匹配濾波處理，并通過峰值搜索和線性擬合方法提取出時延信息；

(3)基于聲源位置信息和陣元間時延信息遞推解算陣列陣元位置：將第一步中測量得到的聲源位置信息與第二步中估計出的時延參量作為初值輸入代入陣形估計算法中，進而估計出各陣元相對大地坐標系下的坐標位置參量，整合所有陣元的估計位置參量即完成了陣形的估計。

更進一步的，將時延參量估計值與轉換后的GPS測量的角度與距離信息分別代入陣形估計算法中，輸出得到各陣元的坐標位置值，迭代陣形估計算法表示為：

其中表示第i+1陣元相對于第i陣元的相對偏向角，d表示陣元間距；L_i、θ_i分別表示聲源距離第i陣元的距離及相對角度，初值距離與相對角通過GPS測量得到。

本發明的有益效果為：基于陣元位置參量及合作聲源位置信息，可以得到與時延相應的正向模型，在已知合作聲源信息和接收陣數據的前提下，求解估計陣形就是一個逆問題求解，通過設計出的遞歸算法可以得到陣形位置的解析解。相比于目前常見的利用合作聲源估計陣形方法，本發明方法實現相對簡單、對條件約束較小、算法運行效率高且陣形估計性能可靠。

附圖說明