[發明專利]一種主動聲吶復雜編碼信號多普勒分級搜索的方法

有效

• 申請號: 201810250344.6
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN110361719B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 劉云濤;鞏玉振;焦衛賓;蔡惠智
• 申請（專利權）人: 北京中科海訊數字科技股份有限公司
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S7/539
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙) 11572
• 代理人: 陳變花

1.一種主動聲納復雜編碼信號多普勒分級搜索的方法，包括如下步驟：

步驟1，生成復雜編碼信號s(t)副本數據并存儲，復雜編碼信號長度N，采樣率f_s，中心頻率f_c，脈寬T，帶寬B，目標運動速度范圍-v～v，聲速c，其中t＝0:1/f_s:(N-1)/f_s，只取0和pi兩個值，由m序列碼來控制生成；

步驟2：換能器接收空間信號s5(t)；

步驟3：對接收到的空間信號，進行帶通、解調、低通及降采樣處理，此時降采樣后的采樣率與副本降采樣后的采樣率保持一致；

步驟4：對降采樣之后的數據進行緩存、滑動并作FFT，FFT的點數與副本的FFT點數一致；

步驟5：讀取副本數據，將步驟4中的FFT之后的數據與各個副本數據共軛相乘，之后作IFFT，并取模的平方，找出相關峰最大的多普勒通道；

步驟6：將步驟5中找出的相關峰最大的多普勒通道，在該多普勒通道左右各進行微調，并作FFT，FFT的點數與副本的FFT點數必須一致，將結果與步驟5中相關峰最大的多普勒通道進行共軛相乘，作IFFT，取模的平方，找出微調后的最大相關峰的通道及處理結果；

所述步驟1中具體包括：

步驟1.1：根據目標運動速度范圍確定多普勒頻偏范圍及待搜索多普勒通道數；

步驟1.2：依照多普勒頻偏，生成各個多普勒通道數據；

步驟1.3：將多普勒通道數據進行帶通、低通濾波、降采樣；

步驟1.4：對降采樣之后的各個多普勒通道數據作FFT，得到各個多普勒通道的副本數據；

所述步驟1.1中具體包括：

確定最大、最小多普勒頻偏dmax、dmin：

確定待搜索多普勒通道數dn：

以ds為多普勒搜索步長，確定副本通道數dn；其中ceil表示四舍五入運算，abs表示取絕對值運算；

其中中心頻率f_c，脈寬T，帶寬B；目標運動速度范圍-v～v，聲速c；

所述步驟1.2中具體包括：

對每個副本通道以各自相應的間隔對復雜編碼信號進行三次樣條插值，生成對應通道的副本時域數據s1(j,t1)，其中interp1表示插值函數，’spline’表示三次樣條插值；

s1(j,t1)＝intrep1(t,s(t),t1,′spline′)

其中

j＝1:dn；

所述步驟1.3中具體包括：

對s1(j,t1)解調得到s2(j,t1)，其中

其中pi為圓周率；

對s2(j,t1)進行低通濾波得到s3(j,t1)；

將s3(j,t1)進行降采樣得到s4(j,t1)；

所述步驟1.4具體包括：

對降采樣之后的各個多普勒通道數據s4(j,t1)作FFT，得到各個多普勒通道的副本數據X’(j,f)并存儲，其中j＝1:dn；

所述步驟3具體包括：

對空間信號s5(t)進行帶通濾波得到s6(t)；

對s6(t)進行解調得到s7(t)，其中

對s7(t)進行低通濾波，然后降采樣，此時降采樣后的采樣率與副本降采樣后的采樣率保持一致，得到s8(t)；

所述步驟4具體包括：對s8(t)緩存并作滑動FFT，FFT的點數與副本的FFT點數一致，得到X(f)；

所述步驟5具體包括：

X(f)與副本通道頻域數據分別共軛相乘得到Y(j,f)，其中conj是共軛運算，其中Y(j,f)＝X(f)*conj(X’(j,f))，其中j＝1:dn；

對Y(j,f)作IFFT變換，并對前一半數據點取模得到L(j,t)，其中j＝1:dn；

找出L(j,t)中最大值的下標dop_num，初步確定目標多普勒頻偏dop，其中其中dop_num＝max(max(L(j,t)))；

所述步驟6具體包括：

在當前dop頻率附近以dss為搜索步長對s8(t)進行左右各5次多普勒微調，得到xsd(k,t)，xsd(k,t)＝s8(t)*e^{(-j*2*pi*(k-6)*dss*t)}，其中k＝1:11；

將xsd(k,t)作FFT，FFT的點數與副本的FFT點數一致，得到xsd’(k,f)；

將xsd’(k,f)與副本第dop_num個的頻域數據共軛相乘得到Ysd(k,f)；

對Ysd(k,f)作IFFT，并對前N點取模得到Yst(k,t)；

找出Yst(k,t)中最大值的下標dop_step_num，并將Yst(dop_step_num,t)作為匹配后的最終結果，同時得到最終的目標多普勒頻偏Δf，

Δf＝dop_num*ds+(dop_step_num-6)*dss，其中dop_step_num＝max(max(Yst(k,t)))；

以及其中，

先將所述步驟1所述的復雜編碼信號s(t)副本數據提前計算并保存。

2.如權利要求1所述一種主動聲納復雜編碼信號多普勒分級搜索的方法，其特征在于，所述步驟1.4中對多普勒通道數據降24倍采樣；所述步驟3中對接收到的空間信號降24倍采樣；所述步驟4中對降采樣之后的數據緩存成2048點，滑動2048點，作4096點FFT。