[實用新型]基于單近場校正源的拖曳線列陣陣形估計裝置

有效

• 申請號: 201721853931.1
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN207663047U
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 段發階;李春月;蔣佳佳;王憲全;卜令冉;孫中波;黨文杰;劉晗;馬世雄;鄧澈
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

本實用新型屬于陣列信號處理領域，為實現校正源的精確方位控制，從而提高陣形估計精度。為此，本實用新型采用的技術方案是，基于單近場校正源的拖曳線列陣陣形估計裝置，由拖曳船，近場校正源，拖曳線列陣，陣元，信號采集模塊，信號傳輸模塊和信號處理模塊組成；近場校正源安裝在拖曳船的頭部或尾部，并通過位置傳感器確定校正源的位置坐標，陣元接收經過水聲信道傳播的聲信號，并將其轉化為電信號，通過信號采集模塊對電信號進行采集，將模擬信號轉化為數字信號，在信號傳輸模塊中將各個陣元數據進行打包編碼處理，并傳給信號處理模塊。本實用新型主要應用于陣列信號處理場合。

技術領域

本實用新型屬于陣列信號處理領域，特別是關于基于單近場校正源的拖曳線列陣陣形估計方法和裝置。

背景技術

拖曳線列陣聲吶已廣泛應用于海洋監測和戰略預警等方面，但由于船體速度的變化、突然轉向、洋流等的擾動使得拖曳陣形發生彎曲，而大多數陣列信號處理算法如多重信號分類(Multiple Signal Classification，以下簡稱MUSIC)、子空間擬合等均是在陣形精確已知的前提下實現定位的，所以在對聲源方位角進行估計前首先要對陣形進行校正。目前有源陣形估計方法均假設輔助校正信源為遠場源，而拖曳線列陣聲吶系統的孔徑一般較大，需在遠離船只等探測平臺的位置放置方位精確已知的校正源，但由于海上復雜的海況導致很難保證遠場校正源的精確方位，使得校正后的陣形與實際陣形相比誤差較大，這大大限制了實際的應用。為了克服利用遠場校正源所面臨的問題，本實用新型提出了一種利用單近場源的高精度拖曳陣陣形估計方法及裝置。通過將近場校正源放于拖曳船上，可以實現校正源的精確方位控制，從而提高陣形估計精度。

發明內容

為克服現有技術的不足，本實用新型旨在提出一種利用單近場校正源的高精度拖曳線列陣陣形估計方法及裝置。通過將近場校正源放于拖曳船上，實現校正源的精確方位控制，從而提高陣形估計精度。為此，本實用新型采用的技術方案是，基于單近場校正源的拖曳線列陣陣形估計裝置，由拖曳船，近場校正源，拖曳線列陣，陣元，信號采集模塊，信號傳輸模塊和信號處理模塊組成；近場校正源安裝在拖曳船的頭部或尾部，并通過位置傳感器確定校正源的位置坐標，陣元接收經過水聲信道傳播的聲信號，并將其轉化為電信號，通過信號采集模塊對電信號進行采集，將模擬信號轉化為數字信號，在信號傳輸模塊中將各個陣元數據進行打包編碼處理，并傳給信號處理模塊。

本實用新型的特點及有益效果是：

本實用新型能有效克服現有陣形估計方法多依賴于遠場校正源的實用性差，計算量大的缺點，通過信號子空間和陣列流型矩陣的列向量張成的子空間相同的特點，可求解不同陣元到參考陣元之間的相位差，計算方法簡單，降低了計算量；采用單個近場校正源進行陣形估計，在拖曳線列陣陣元間距已知的前提下，通過將近場校正源放置于拖曳船上，可以精確控制校正源的方位，符合實際應用情況，提高估計精度；且本實用新型只采用一個近場源，減小校正源位置測量不準確引起的誤差，可進一步降低計算量。

附圖說明：

本實用新型的其它目的和方面將參考附圖從以下具體實施方式中變得清楚，附圖中：

圖1示出本實用新型的拖曳線列陣陣形估計系統總體方案框圖。

圖2示出本實用新型基于單近場校正源的陣形估計模型的示意圖。

圖3示出本實用新型基于單近場校正源的陣形估計方法框圖。

圖4示出本實用新型中不同信噪比SNR下的陣元位置坐標的平均均方根誤差和CRLB值。

圖5示出采用本實用新型方法的5種不同陣形的估計結果。

圖6示出采用本實用新型提出的方法校正陣形前后MUSIC算法的DOA估計結果圖。