[發(fā)明專利]瞬態(tài)信號(hào)的多定位節(jié)點(diǎn)聯(lián)合波形估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910130298.0
• 申請(qǐng)日: 2019-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN109782228B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘭華林;張雪琪;梅繼丹;呂云飛;滕婷婷;師俊杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S5/18
• 分類號(hào): G01S5/18
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 畢雅鳳

1.瞬態(tài)信號(hào)的多定位節(jié)點(diǎn)聯(lián)合波形估計(jì)方法，其特征在于，該波形估計(jì)方法的具體過(guò)程為：

S1、采用空域?yàn)V波方法對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行抑制噪聲處理；

S2、利用反卷積消除多途信號(hào)對(duì)接收信號(hào)波形的畸變影響；

S3、通過(guò)均勻加權(quán)實(shí)現(xiàn)多途信道中接收信號(hào)的瞬態(tài)信號(hào)的波形估計(jì)；

S1所述采用空域?yàn)V波方法對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行抑制噪聲處理的具體過(guò)程為：

S1-1、各定位節(jié)點(diǎn)接收到信號(hào)后分別進(jìn)行寬頻域波束形成的計(jì)算，估計(jì)各定位節(jié)點(diǎn)接收信號(hào)的水平來(lái)波方向；

S1-2、根據(jù)S1獲取的水平來(lái)波方向，對(duì)各定位節(jié)點(diǎn)不同陣元接收的信號(hào)分別進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償，獲得時(shí)延補(bǔ)償后信號(hào)；

S1-3、分別對(duì)各定位節(jié)點(diǎn)的所有陣元的時(shí)延補(bǔ)償后信號(hào)求和，計(jì)算平均值，實(shí)現(xiàn)對(duì)各陣元接收信號(hào)的空域?yàn)V波，獲得空域?yàn)V波后的第一級(jí)波形估計(jì)結(jié)果，完成對(duì)接收信號(hào)的抑制噪聲處理；

S2所述利用反卷積消除多途信號(hào)對(duì)信號(hào)波形的畸變影響的具體過(guò)程為：

S2-1、根據(jù)第一級(jí)波形估計(jì)結(jié)果，利用互相關(guān)法計(jì)算相鄰定位節(jié)點(diǎn)之間接收信號(hào)的時(shí)延差；

S2-2、采用聲速剖面儀測(cè)量海洋環(huán)境中的聲速，根據(jù)超短基線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定位節(jié)點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)位置，利用長(zhǎng)基線定位方法獲得目標(biāo)的三維位置坐標(biāo)；

S2-3、根據(jù)定位節(jié)點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)和目標(biāo)的三維位置坐標(biāo)，利用聲學(xué)軟件計(jì)算聲波從目標(biāo)位置到各定位節(jié)點(diǎn)的信道沖激響應(yīng)；

S2-4、各定位節(jié)點(diǎn)分別以各自對(duì)應(yīng)的信道沖激響應(yīng)為核函數(shù)，對(duì)第一級(jí)波形估計(jì)結(jié)果進(jìn)行反卷積，獲得第二級(jí)波形估計(jì)結(jié)果，完成多途信號(hào)對(duì)信號(hào)波形的畸變影響的消除；

S3所述通過(guò)均勻加權(quán)實(shí)現(xiàn)多途信道中的瞬態(tài)信號(hào)的波形估計(jì)的具體過(guò)程為：

將S2-4獲得第二級(jí)波形估計(jì)結(jié)果進(jìn)行均勻加權(quán)處理，獲得第三級(jí)波形估計(jì)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)多途信道中的瞬態(tài)信號(hào)的波形估計(jì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬態(tài)信號(hào)的多定位節(jié)點(diǎn)聯(lián)合波形估計(jì)方法，其特征在于，當(dāng)定位節(jié)點(diǎn)的數(shù)量為四，目標(biāo)與定位節(jié)點(diǎn)平面相同時(shí)，S1-1的具體過(guò)程為：

四個(gè)定位節(jié)點(diǎn)位于同一平面，兩組相對(duì)設(shè)置的定位節(jié)點(diǎn)的連線互相垂直，且各定位節(jié)點(diǎn)到連線交點(diǎn)的距離相等；

建立以連線交點(diǎn)為原點(diǎn)、xoy平面與定位節(jié)點(diǎn)所在平面平行的坐標(biāo)系，四個(gè)定位節(jié)點(diǎn)布放的位置坐標(biāo)分別為：

(500m,0m,10m)、(0m,500m,10m)、(-500m,0m,10m)、(0m,-500m,10m)；

目標(biāo)與定位節(jié)點(diǎn)所在平面相同，目標(biāo)的位置坐標(biāo)為(250m,250m,10m)；

海深100m，聲速恒定為c＝1500m/s；

各定位節(jié)點(diǎn)的陣元接收的信號(hào)利用線性調(diào)頻信號(hào)乘以指數(shù)衰減信號(hào)進(jìn)行模擬，信號(hào)模型為：

其中，f₀為信號(hào)中心頻率，為信號(hào)的頻率變化率，B為信號(hào)的調(diào)頻寬度，T為信號(hào)脈寬，α為衰減系數(shù)；

噪聲類型為高斯白噪聲；

信號(hào)的頻率范圍為100Hz-1000Hz，即：f₀＝316Hz、B＝900Hz，且T＝0.2s、α＝5；

對(duì)四個(gè)定位節(jié)點(diǎn)接收到信號(hào)后分別進(jìn)行寬頻域波束形成的計(jì)算，頻帶為100Hz-1000Hz、子帶寬度為100Hz，獲得的波束輸出響應(yīng)分別為：

B₁(θ)、B₂(θ)、B₃(θ)、B₄(θ)；

波束輸出響應(yīng)最大值對(duì)應(yīng)的角度即為來(lái)波方向；

即四個(gè)定位節(jié)點(diǎn)的來(lái)波方位分別為：

θ₁＝135°、θ₂＝315°、θ₃＝18.43°、θ₄＝71.57°。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瞬態(tài)信號(hào)的多定位節(jié)點(diǎn)聯(lián)合波形估計(jì)方法，其特征在于，S1-3所述獲得第一級(jí)波形估計(jì)結(jié)果的具體方法為：

根據(jù)來(lái)波方位，對(duì)各定位節(jié)點(diǎn)不同陣元接收的信號(hào)分別進(jìn)行時(shí)延補(bǔ)償，獲得時(shí)延補(bǔ)償后信號(hào)，對(duì)時(shí)延補(bǔ)償后信號(hào)求和，計(jì)算平均值，獲得四個(gè)定位節(jié)點(diǎn)空域?yàn)V波后的第一級(jí)波形估計(jì)結(jié)果：

s₀₁(t)、s₀₂(t)、s₀₃(t)、s₀₄(t)。