[發明專利]一種水下源節點定位方法

在審

• 申請號: 201810134114.3
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108387867A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 季飛;包仁智;陳芳炯;余華
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種水下源節點定位方法，其特征在于：具體步驟包括：

(1)放置分布式水下接收節點，源節點發送脈沖信號，接收節點接收源節點發送的脈沖信號；

(2)對各接收節點信號進行處理；

(3)根據各接收節點收到的多徑信號，對源節點的位置進行參數估計，具體為：

(3-1)計算各徑路徑長度；

(3-2)計算各徑與直達路徑的時延差；

(3-3)計算每個接收節點收到的信號；

(3-4)根據步驟(3-1)、(3-2)和(3-3)得到的參數來構造匹配函數，根據匹配函數得到的值作為網格搜索匹配的初始化值并進行網格搜索匹配，當網格搜索匹配得到的坐標對應的匹配函數值大于初始化值，則將當前坐標的匹配函數值設定為新的初始化值，重復網格搜索匹配步驟，直至得到最大的匹配函數值，最大的匹配函數值對應的坐標即為源節點位置。

2.根據權利要求1所述的一種水下源節點定位方法，其特征在于：所述步驟(1)中源節點發送的脈沖信號，滿足以下要求：

∫_T|s(t)|²＝1

其中，s(t)表示源節點發送的脈沖信號，T表示信號觀測時間的長度。

3.根據權利要求1所述的一種水下源節點定位方法，其特征在于：在所述步驟(2)中，對單個接收節點中的各徑信號進行區分，且各徑信號滿足以下要求：

其中，s(t)表示源節點發送的脈沖信號，s^*(t)表示源節點發射的脈沖信號的共軛信號，k,k'分別表示第k條和第k'條路徑，Δτ_k表示第k條路徑與直達路徑的時延差。

4.根據權利要求1所述的一種水下源節點定位方法，其特征在于：所述步驟(3-1)中各徑路徑長度計算公式具體為：

其中，待估計源節點的位置坐標為(x_s,y_s)，X表示接收節點R(x_R,y_R)的橫坐標x_R，Y表示接收節點R(x_R,y_R)的縱坐標y_R，R₀表示直達路徑長，R₁、R₂分別表示經過一次海面和海底折射的路徑長，R₃、R₄分別表示經過兩次海面和海底折射的路徑長，h表示海底到海面的深度。

5.根據權利要求4所述的一種水下源節點定位方法，其特征在于：根據各徑路徑長度，則第k條路徑與直達路徑的時延差計算公式具體為：

[ΔR₁,ΔR₂,ΔR₃,ΔR₄]＝[R₁-R₀,R₂-R₀,R₃-R₀,R₄-R₀]

其中，c表示水中的聲速，ΔR_k表示第k條折射路徑和直達路徑的距離差，Δτ_k表示第k條路徑與直達路徑的時延差。

6.根據權利要求1所述的一種水下源節點計算方法，其特征在于：在所述步驟(3-3)中，先建立各接收節點處接收信號的模型，具體為：

其中，r(t)表示接收節點接收的信號，k表示第k條傳播路徑，M表示路徑信號的總數，α_k表示各徑信號的幅度損失系數，Δτ_k表示第k條傳播路徑與直達路徑的時延差，w(t)表示接收信號的噪聲。