[發明專利]一種高速剛體撞擊水面移動目標的時刻提取方法及系統

有效

• 申請號: 201811035244.8
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109143150B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 趙俊鵬;趙晨;張海巖;張宇飛;姜文征
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01S1/72
• 分類號: G01S1/72;G01S5/18
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

一種高速剛體撞擊水面移動目標的時刻提取方法及系統，方法包括以下步驟：步驟1：利用水聽器接收高速剛體撞擊水面移動目標的水聲信號；步驟2：對水聲信號進行濾波處理；步驟3：設定信號幅值有效因子；步驟4：計算水聲信號的均值；步驟5：標注所有峰值點；步驟6：利用有效因子，解算第一個峰值起振點與均值的交點，該交點的橫坐標即為撞擊時刻。本發明基于水聲信號獲取了高速剛體撞擊水面移動目標的時刻，利用上述時刻可計算同步信標式中不同基元之間的時延信息，再結合空間交匯原理可解算出剛體的落點位置。

技術領域

本發明涉及一種水聲被動信號的時間提取方法，具體涉及一種基于水聲被動信號的高速剛體撞擊水面移動目標時刻提取方法及系統。

背景技術

水聲被動信號特征提取技術是當今世界各國研究的熱點和難點，尤其是在水中目標定位應用等軍事領域上。高速剛體撞擊水面移動目標時刻的提取，是完成水中目標定位時間統一的重要技術保障，對于類似導彈等剛體打擊靶船等目標具有重要的參考價值，然而水聲被動信號特征的提取相比于主動接收已知聲源信號具有很大的不確定性與干擾性。因此如何準確的提取被動信號特征時刻，已成為困擾提高水中目標定位精度的關鍵因素，各國海軍都高度重視該技術的研究與創新。

基于水聲信號的目標定位工作方式主要分為：應答器式和同步信標式。應答器式工作方式利用發送與接收信號的時差來計算距離；而同步信標式工作方式是依靠基陣基元上的高精度時鐘同步系統，與不同基元接收時間的差值來解算距離。與應答式系統相比，信標式系統在基元的硬件設備上要求比較簡單，成本較低，但對時鐘同步的要求比較高。

傳統信標式工作方式中，各陣基元接收撞擊時刻的脈沖信號，并對脈沖信號進行準確的識別與提取，測得其時延后在進行空間交匯獲得目標的三維坐標。而時刻的提取直接影響時延差值，最終影響目標的定位精度。

發明內容

本發明所解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出了一種高速剛體撞擊水面移動目標的時刻提取方法及系統，基于水聲信號獲取了高速剛體撞擊水面移動目標的時刻，利用上述時刻可計算同步信標式中不同基元之間的時延信息，再結合空間交匯原理可解算出剛體的落點位置。

本發明所采用的技術方案是：一種高速剛體撞擊水面移動目標時刻提取方法，包括步驟如下：

步驟一、利用水聽器接收高速剛體撞擊水面移動目標的水聲信號w_signal；

步驟二、對水聲信號進行濾波處理，得到濾波后的水聲信號w_signal_filter；

步驟三、設定水聲信號幅值的有效因子為effec_v；

步驟四、對濾波后的水聲信號w_signal_filter進行求均值計算，得到均值w_mean_v，并繪制濾波后的水聲信號與均值線相交的示意圖，示意圖的橫坐標是時間，縱坐標是水聲信號的幅值；

步驟五、在步驟四中獲得的濾波后的水聲信號與均值線相交的示意圖上，標注濾波后的水聲信號w_signal_filter的所有峰值點；

步驟六、利用有效因子effec_v，舍去步驟五標注的所有峰值點中小于effec_v的峰值點，得到依據有效因子舍去部分峰值點的示意圖，解算出依據有效因子舍去部分峰值點的示意圖中第一個峰值起振點與均值w_mean_v線的交點cross_p的橫坐標值，交點cross_p的橫坐標為撞擊時刻。

所述高速剛體指速度在300～1500m/s范圍內的剛體。

所述步驟二中采用中心滑動平均濾波方法對水聲信號進行濾波處理，中心滑動平均濾波方法的公式如下：

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