[發明專利]一種基于水下傳感器網絡的多目標被動定位方法有效

申請號：	201911007165.0	申請日：	2019-10-22
公開（公告）號：	CN110764053B	公開（公告）日：	2021-08-17
發明（設計）人：	劉妹琴;田一瑋;鄭榮濠;張森林;樊臻	申請（專利權）人：	浙江大學
主分類號：	G01S5/20	分類號：	G01S5/20;H04B13/02;H04W64/00;H04W84/18
代理公司：	杭州求是專利事務所有限公司 33200	代理人：	邱啟旺
地址：	310058 浙江***	國省代碼：	浙江;33
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于水下傳感器網絡多目標被動定位方法
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【權利要求書】：

1.一種基于水下傳感器網絡的多目標被動定位方法，其特征在于，該方法應用于包含多個被動監聽節點的水下傳感器網絡中，每個節點搭載矢量水聽器陣列，針對靜止目標，將多個單節點的多目標方位估計結果和量測信號特征信息提交中心節點進行多節點信息融合，得到多目標位置估計，從而對水下多目標進行實時定位；具體為：

對單水聽器的量測信號進行傅里葉變換，提取窄帶信號并進行信源方位估計作為多目標信源方位估計結果；在時域上進行能量監測，根據能量比標出能量大于背景噪聲平均能量的時間幀，計算該幀內信號過零率作為特征信息，并計算高頻寬帶噪聲的信源方位估計作為特征信號方位估計；將目標信源及方位估計結果、特征信號及方位估計結果傳入中心節點，在中心節點處，將目標與特征進行關聯，對信源方位估計與特征方位估計結果進行融合，得到多目標位置估計結果；

其中，窄帶信號的信源方位估計采用蓋爾圓算法結合ESPRIT算法；高頻寬帶噪聲的信源方位估計采用ISM算法估計特征數目及方位角，融合時將目標和特征進行數據關聯，得到多目標位置估計結果；具體包含以下幾個步驟：

步驟一，建立目標信源模型S并獲得節點量測模型P；設置網絡中節點數i＝1:N，N為正整數，并設置量測時間序列t；

步驟二，每個處理時段內，利用蓋爾圓算法結合ESPRIT算法在每個節點處進行信源數估計，得到結果信源數估計值k_i；

步驟三，對節點信號進行傅里葉變換，得到窄帶頻率f_0,i，并進行DOA估計得到空間方位角

步驟四，通過計算能量峰提取特征，得到寬帶噪聲特征F、聚焦頻率f_m，m＝1,2…J,J為正整數，及空間方位角

步驟五，將步驟三、四中信息和結果傳入中心節點，進行特征及信源的數據關聯，并計算得到位置融合估計結果

2.根據權利要求1所述基于水下傳感器網絡的多目標被動定位方法，其特征在于，所述步驟一中，節點量測模型P描述為：

P(t)＝ΗS(t)+N(t) (1)

其中P(t)＝[p₁(t),p₂(t),...,p_K(t)]^T表示量測聲壓向量，S(t)＝[s₁(t),s₂(t),...,s_K(t)]^T表示目標信源向量，N(t)＝[n₁(t),n₂(t),...,n_K(t)]^T表示量測噪聲向量，H＝[h(θ₁),h(θ₂),...,h(θ_K)]表示遠場陣列流型，其中，K表示目標信源數，h(θ_k)表示來向為θ_k的第k(k＝1,2,…，K)個信源的方向向量，且其中M為陣元數，τ_m(θ_k)表示為來自θ_k方向的信號源投射到第m個陣元時，相對于選定參考點的時延，ω₀＝2πf為信號源的頻率，t為量測時間序列，j是虛數。