一種基于起伏相位對齊的波束域相干方位估計(jì)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于起伏相位對齊的波束域相干方位估計(jì)法，該方法基于M個等間距的水聽器所形成的長線聲納陣列；包括：對聲納陣列所接收的寬帶陣元域信號做頻點(diǎn)累積劃分，得到單一頻點(diǎn)的陣元域信號；求取聲納陣列來波信號的方向?qū)б噶浚桓鶕?jù)所求得的方向?qū)б噶?，將單一頻點(diǎn)的陣元域信號轉(zhuǎn)換到波束域；對波束域信號做起伏相關(guān)處理；對經(jīng)過起伏相關(guān)處理的波束域信號計(jì)算波束輸出能量功率值，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)方位的估計(jì)。本發(fā)明有效提高信號的輸出增益及強(qiáng)干擾的抑制作用，具有較優(yōu)良的空間分辨能力。
【專利說明】一種基于起伏相位對齊的波束域相干方位估計(jì)方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水聲信號處理領(lǐng)域，特別涉及一種基于起伏相位對齊的波束域相干方位估計(jì)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]如何確定信源的方位是陣列信號處理的一個基本問題，這也是雷達(dá)、聲納等許多應(yīng)用領(lǐng)域的重要任務(wù)之一。在海洋開發(fā)、精確制導(dǎo)、生物醫(yī)學(xué)、地質(zhì)勘探、國防和民用建設(shè)等眾多領(lǐng)域都需要對多個目標(biāo)進(jìn)行定位。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對目標(biāo)分辨能力和參數(shù)估計(jì)精度等指標(biāo)的要求也日益提高，因此陣列高分辨目標(biāo)定位技術(shù)一直是十分重要的研究內(nèi)容。許多水下目標(biāo)探測系統(tǒng)、自 動制導(dǎo)系統(tǒng)及通訊系統(tǒng)均需要陣列高分辨目標(biāo)定位技術(shù)來提高其技術(shù)性能。
[0003]然而由于聲傳播的波導(dǎo)效應(yīng)和多徑效應(yīng)所基于的傳播介質(zhì),實(shí)際上不但在空間分布上不均勻而且是隨機(jī)時變的。因此，聲信號在傳輸過程中也將是隨機(jī)起伏的。該起伏會造成接收信號的時變、空變性，并呈現(xiàn)選擇性衰落。對于這種傳輸信道帶來的起伏效應(yīng)給目標(biāo)信號來波方位估計(jì)帶來的影響，目前的傳統(tǒng)檢測方法則很少提及。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的檢測方法沒有考慮傳輸信道帶來的起伏效應(yīng)給目標(biāo)信號來波方位估計(jì)所造成影響的缺陷，從而提供了一種基于起伏相位對齊的波束域相干方位估計(jì)方法及系統(tǒng)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于起伏相位對齊的波束域相干方位估計(jì)法，該方法基于M個等間距的水聽器所形成的長線聲納陣列；該方法包括:
[0006]步驟I)、對所述聲納陣列所接收的寬帶陣元域信號做頻點(diǎn)累積劃分，得到單一頻點(diǎn)的陣元域信號；
[0007]步驟2)、求取所述聲納陣列來波信號的方向?qū)б噶浚?br> [0008]步驟3)、根據(jù)步驟2)所求得的方向?qū)б噶?，將步驟I)所得到的單一頻點(diǎn)的陣元域信號轉(zhuǎn)換到波束域；
[0009]步驟4)、對步驟3)得到的波束域信號做起伏相關(guān)處理；
[0010]步驟5)、對在步驟4)中經(jīng)過起伏相關(guān)處理的波束域信號計(jì)算波束輸出能量功率值，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)方位的估計(jì)。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述的步驟2)包括:
[0012]步驟2-1)、對于單一頻點(diǎn)，指定掃描相角Θ，得到聲納陣列的波束輸出信號，
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種基于起伏相位對齊的波束域相干方位估計(jì)法，該方法基于M個等間距的水聽器所形成的長線聲納陣列；該方法包括: 步驟I)、對所述聲納陣列所接收的寬帶陣元域信號做頻點(diǎn)累積劃分，得到單一頻點(diǎn)的陣元域信號； 步驟2)、求取所述聲納陣列來波信號的方向?qū)б噶浚? 步驟3)、根據(jù)步驟2)所求得的方向?qū)б噶?，將步驟I)所得到的單一頻點(diǎn)的陣元域信號轉(zhuǎn)換到波束域； 步驟4)、對步驟3)得到的波束域信號做起伏相關(guān)處理； 步驟5)、對在步驟4)中經(jīng)過起伏相關(guān)處理的波束域信號計(jì)算波束輸出能量功率值，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)方位的估計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于起伏相位對齊的波束域相干方位估計(jì)法，其特征在于，所述的步驟2)包括: 步驟2-1)、對于單一頻點(diǎn)，指定掃描相角Θ，得到聲納陣列的波束輸出信號，
其表達(dá)式為:Α?
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于起伏相位對齊的波束域相干方位估計(jì)法，其特征在于，所述的步驟3)包括: 步驟3-1)、設(shè)定單個寬帶信號入射時的陣列接收方位模型，其表達(dá)式如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于起伏相位對齊的波束域相干方位估計(jì)法，其特征在于，所述的步驟4)包括: 步驟4-1)、求取單一頻點(diǎn)的波束域輸出信號在某一采樣時刻的瞬時幅度包絡(luò)ABe-(fo, t,)與瞬時波束漂移相位 步驟4-2)、根據(jù)步驟4-1)的計(jì)算結(jié)果將單一頻點(diǎn)波束域輸出信號的表達(dá)式改寫為極坐標(biāo)表示形式；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于起伏相位對齊的波束域相干方位估計(jì)法，其特征在于，在所述的步驟5)中，能量功率值的計(jì)算公式為:
6.一種基于起伏相位對齊的波束域相干方位估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)基于M個等間距的水聽器所形成的長線聲納陣列；該系統(tǒng)包括:頻點(diǎn)累積劃分模塊、方向?qū)б噶壳笕∧K、信號轉(zhuǎn)換模塊、起伏相關(guān)處理模塊、能量功率值計(jì)算模塊；其中， 所述的頻點(diǎn)累積劃分模塊用于對所述聲納陣列所接收的寬帶陣元域信號做頻點(diǎn)累積劃分，得到單一頻點(diǎn)的陣元域信號； 所述方向?qū)б噶壳笕∧K用于求取所述聲納陣列來波信號的方向?qū)б噶浚? 所述信號轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)所述方向?qū)б噶壳笕∧K所求得的方向?qū)б噶?，將所述頻點(diǎn)累積劃分模塊所 得到的單一頻點(diǎn)的陣元域信號轉(zhuǎn)換到波束域； 所述起伏相關(guān)處理模塊對所述信號轉(zhuǎn)換模塊得到的波束域信號做起伏相關(guān)處理；所述能量功率值計(jì)算模塊對在所述起伏相關(guān)處理模塊中經(jīng)過起伏相關(guān)處理的波束域信號計(jì)算波束輸出能量功率值，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)方位的估計(jì)。
【文檔編號】G01S5/18GK103969624SQ201310030293
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月25日
【發(fā)明者】解愷, 丁雪潔, 黃海寧, 李啟虎 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所