[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于海洋物探的抗多途干擾獲取聲信號(hào)直達(dá)時(shí)間的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610900412.X
• 申請(qǐng)日: 2016-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN106546955B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顏晗;華波;李遙;高菲;韋佳利;陳國才;宋明玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院
• 主分類號(hào): G01S5/22
• 分類號(hào): G01S5/22
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于海洋物探的抗多途干擾獲取聲信號(hào)直達(dá)時(shí)間的方法，屬于海洋地震拖纜系統(tǒng)中的多纜聲學(xué)網(wǎng)絡(luò)定位領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水下多纜定位技術(shù)是海上地震勘探技術(shù)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。精確的拖纜定位可以保證較高的三維地震成像精度，為后續(xù)開發(fā)方案的制定提供可靠的依據(jù)。但由于在海上地震數(shù)據(jù)采集時(shí)，拖纜長(zhǎng)度達(dá)到數(shù)千米，受海流影響，其位置時(shí)時(shí)都在變化，且拖纜布放的深度較淺，聲傳播過程中海面反射聲的影響明顯。

現(xiàn)有技術(shù)對(duì)海上石油勘探中的水下多纜定位原理、特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，并建立了海上地震勘探多纜定位模型，但對(duì)于如何有效抗多途干擾和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取方面較少涉及，文獻(xiàn)中采用逐步解算方法定位水鳥位置，會(huì)間接影響聲學(xué)網(wǎng)絡(luò)定位的精度，降低系統(tǒng)的探測(cè)效果。

長(zhǎng)基線水聲定位技術(shù)要求精確獲取每個(gè)接收水鳥和發(fā)射水鳥的相對(duì)距離，而由于每條拖纜上間隔布放發(fā)射水鳥和接收水鳥，在拖纜的數(shù)目多、長(zhǎng)度長(zhǎng)的情況下，水鳥的數(shù)目龐大，且拖纜布放的深度較淺，聲傳播過程中海面反射聲的影響明顯，這就導(dǎo)致當(dāng)發(fā)射水鳥同時(shí)工作時(shí)，每個(gè)接收水鳥都會(huì)接收到一長(zhǎng)串具有數(shù)個(gè)峰值的脈沖信號(hào)，無法從這一長(zhǎng)串脈沖信號(hào)中準(zhǔn)確提取需要的直達(dá)峰值，導(dǎo)致無法獲取聲信號(hào)直達(dá)時(shí)間的方法

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題為：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種應(yīng)用于海洋物探的抗多途干擾獲取聲信號(hào)直達(dá)時(shí)間的方法，能夠抗多途干擾獲取聲信號(hào)直達(dá)時(shí)間，準(zhǔn)確獲取聲信號(hào)直達(dá)時(shí)間的方法。

本發(fā)明解決的技術(shù)方案為：一種應(yīng)用于海洋物探的抗多途干擾獲取聲信號(hào)直達(dá)時(shí)間的方法，如圖10所示，步驟如下：

(1)在接收到指令后，發(fā)射水鳥向接收水鳥發(fā)射聲信號(hào)即時(shí)域脈沖信號(hào)，接收水鳥收到的某發(fā)射頻率的發(fā)射水鳥發(fā)射的直接到達(dá)該接收水鳥的直達(dá)信號(hào)和經(jīng)海面反射到達(dá)該接收水鳥的多途信號(hào)；

(2)設(shè)定搜索窗的時(shí)間寬度，設(shè)置幅度上限和幅度下限，對(duì)該接收水鳥收到的時(shí)域脈沖信號(hào)進(jìn)行采樣；以搜索窗的時(shí)間寬度為單位寬度在濾波放大后的時(shí)域脈沖信號(hào)上進(jìn)行循環(huán)搜索，對(duì)每個(gè)搜索窗的時(shí)間寬度內(nèi)的所有采樣點(diǎn)的脈沖幅度進(jìn)行判斷，若某采樣點(diǎn)脈沖幅度大于幅度上限，判定該采樣點(diǎn)信號(hào)幅度大于幅度上限的信號(hào)是接收的脈沖信號(hào)；

(3)以步驟(2)幅度大于幅度上限的該采樣點(diǎn)為起點(diǎn)對(duì)時(shí)域脈沖寬度進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)時(shí)間為發(fā)射脈沖寬度的一半，第一次出現(xiàn)信號(hào)幅度大于幅度上限的采樣點(diǎn)，則直接將該采樣點(diǎn)接收的脈沖信號(hào)判定為有效脈沖，即直達(dá)信號(hào)；若某采樣點(diǎn)的脈沖幅度小于幅度上限，則將該采樣點(diǎn)的脈沖幅度再與設(shè)定的幅度下限比較，若該接收的采樣點(diǎn)的脈沖幅度大于幅度下限則暫時(shí)保存該采樣點(diǎn)接收的脈沖信號(hào)，進(jìn)行步驟(4)；

(4)判斷步驟(4)暫時(shí)保存采樣點(diǎn)接收的脈沖信號(hào)的發(fā)射脈沖寬度的另一半內(nèi)是否有同樣幅度的脈沖出現(xiàn)，有同樣的幅度脈沖出現(xiàn)則認(rèn)為暫存的脈沖是有效脈沖，將此有效脈沖判定為直達(dá)信號(hào)；

(5)將該直達(dá)信號(hào)的采樣時(shí)間作為該接收水鳥接收到的該發(fā)射水鳥發(fā)射的聲信號(hào)的直達(dá)時(shí)間t_i；遍歷所有接收水鳥和發(fā)射水鳥，能夠得到各個(gè)接收水鳥接收到的各個(gè)發(fā)射水鳥發(fā)射的聲信號(hào)的直達(dá)時(shí)間t_i。

所述發(fā)射聲信號(hào)的脈沖寬度0.5ms～1ms，直達(dá)信號(hào)、多途信號(hào)脈沖寬度0.5～1ms。

所述設(shè)定的搜索窗的時(shí)間寬度為發(fā)射信號(hào)脈沖寬度的0.25～0.5倍之間。

所述幅度上限為發(fā)射信號(hào)幅度的1/50，幅度下限為發(fā)射信號(hào)幅度的1/150。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單，原理清楚，能夠滿足拖纜系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求。

(2)本發(fā)明采用多頻實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取模型，所有水鳥可以同時(shí)工作，提高拖纜系統(tǒng)的工作效率。

(3)本發(fā)明采用抗多途干擾方案，避免漏報(bào)直達(dá)信號(hào)。

附圖說明

圖1(a)為水下多纜聲學(xué)網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的兩種組網(wǎng)方式1示意圖，(b)為水下多纜聲學(xué)網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的兩種組網(wǎng)方式2示意圖；

圖2為本發(fā)明抗多途干擾方案流程圖；

圖3為逐步解算方案示意圖；

圖4為本發(fā)明全局解算方案示意圖；

圖5為本發(fā)明長(zhǎng)基線水聲定位模型示意圖；

圖6為本發(fā)明簡(jiǎn)單構(gòu)造的水下多纜聲學(xué)網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)示意圖；

圖7為本發(fā)明算例各水鳥布放距離示意圖；

圖8的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分別為本發(fā)明6個(gè)接收水鳥收到的仿真擬合脈沖信號(hào)示意圖；