[发明专利]一种舷侧水平阵运动孔径合成定位的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及水下无人潜水器用声纳技术领域，特别涉及一种利用舷侧水平 阵列和运动孔径合成来定位的方法和装置。

背景技术

目标远程三维定位是水声探测技术领域的一个重要技术问题。对于线列阵 而言，普通的波束形成方法并不能进行定深，而可以定深的方法，诸如匹配场 方法，多使用垂直阵列进行。对于水平阵列，由于定位精度和水平阵的空间尺 度长度成正比，往往需要较大的水平孔径尺度才能保证进行准确的三维定位。 但是对于水下无人潜水器这样的小型载体，其长度往往只有几米，因此在其上 安装的舷侧水平阵列的物理孔径远远满足不了进行三维精确定位的要求。所以， 传统的通过匹配场进行三维定位以及通过短水平实阵列进行三维定位的方法， 由于其水平孔径不足，造成低定位精度的问题，而且环境适应性差。而合成孔 径的方法可以较好的扩展阵列孔径，由黄勇、李宇、刘纪元等所著的“被动合 成孔径声纳阵列目标远程定位”(电子与信息学报，2006，28(3)：526-531)公 开了基于被动合成孔径的目标定位方法，此方法仅仅分析阵列运动对目标定位 的影响，没有涉及合成大孔径虚拟阵列进行目标定位的方法。

发明内容

为克服现有通过匹配场或者短水平实阵列进行三维定位时精度低、实用性 差的缺陷，本发明提出一种水平阵运动孔径合成定位的方法与装置。

根据本发明的一个方面，提出了一种水平阵运动孔径合成定位的方法，包 括：

步骤10)、将水平阵阵元采集的水声数据分解成若干个时间单元；

步骤20)、对阵元之间在空间上重叠的各个窄带时间单元进行相位估计， 获得相位估计因子，并对阵元时间单元进行延时取样，同时进行相位补偿；

步骤30)、针对同一窄带内的不同阵元获得的时间序列，进行孔径合成， 形成大孔径虚拟水平阵列；

步骤40)、根据零点控制简正模滤波原理，对大孔径虚拟水平阵列进行零 点控制模滤波，获得目标模态信息；

步骤50)、利用所述目标模态信息，根据最大似然方法获取目标三维定位 结果。

其中，步骤10)还包括：通过FFT方法器将所述阵元接收的宽带数据分解 成若干个窄带的时间单元。

其中，步骤20)，所述相位估计因子根据运动合成孔径原理获得。

其中，步骤20)还包括：

步骤210)、根据简正波理论，获取t时刻第n个阵元所接收到的信号声压 值xn(r,z,t)=Σm=1Mhm(r,z)exp(jnkmdcosβ)exp[-jω(1+vvmpcosβr)t],]]>其中，r为目标与接 收阵的第0个阵元之间的距离，短水平线列阵运动速度为v、深度为z以及和目 标呈β角，h_m(r，z)为第m个简正波的复幅值；