[发明专利]一种基于近场源定位算法的多目标水声定位方法和系统

权利要求书

1.一种基于近场源定位算法的多目标水声定位方法，其特征在于包括下列步骤：

1)将不同声信号发射器固定在不同的目标上，用于周期的发射声信号；

2)各个声信号接收单元中的水听器用于接收上述的声发生器发射的声信号，各个声信号接收单元应摆成一定的阵型，以便于确定后期的近场源定位算法；

3)在声信号接收单元中，先利用低噪声滤波和放大电路将接收到微弱的声信号低噪处理并放大，最终送到不同的AD通道中；

4)控制单元定时的检测是否有新的目标进入，根据近场源定位算法对数据进行分析处理，实时检测估计结果的个数就可以确定是否有新的目标进入，以2‐D MUSIC算法为例，该算法通过谱峰搜索估计目标，当估计结果多出一个尖峰时，说明有一个新的目标进入了；

5)控制单元对声信号采样结束后，由事先已加载到控制器的近场源定位的实用化算法和过零检测的方法对采样数据进行处理，结合阵型及阵元间距等参数，计算出目标相对于参考阵元的角度和距离，得到目标的位置；

6)LCD显示单元与控制单元见传输目标的角度和距离信息，将目标的位置信息实时的显示在液晶屏上。

2.根据权利要求1所述的一种基于近场源定位算法的多目标水声定位方法，其特征在于所述阵型是由多个声接收处理单元摆成的线阵、或十字形阵、或面阵，不同的阵型分为均匀阵和非均匀阵，不同的阵型对应不同的近场源定位算法，阵元间距是指两个相邻阵元之间的距离。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于近场源定位算法的多目标水声定位方法，其特征在于：应用近场源定位的实用化算法对采样数据进行处理时，同时提取出目标的角度信息和距离信息。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于近场源定位算法的多目标水声定位方法，其特征在于：将近场源定位实用化算法与过零检测方法相结合对采样数据进行处理，采用过零检测方法提取出各阵元接收到的信号相对于参考阵元信号的时延差，由时延差重新构造各个阵元接收的信号，构造后各路信号幅度一致，但保留时延差信息，再将构造后的各路信号代到近场源定位算法中，同时提取出角度和距离信息。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于近场源定位算法的多目标水声定位方法，其特征在于：所述多目标是指跟踪目标数大于等于2的情况，不同目标之间发射的信号只要求不相关，可以为同一种信号，但有一定的相位差别，如sin(2πft+φ₁),sin(2πft+φ₂),…sin(2πft+φ_n)，其中n代表n个目标，f代表信号频率，φ₁、φ₂、…φ_n代表相位，该相位可以非等间隔分布。

6.一种基于近场源定位算法的多目标水声定位系统，其特征在于包括：

发射组件，包括多个声信号发射器，将他们分别安装在多个目标上，用于周期的发射声信号，每个声信号发射器均包含信号发生器、功放和水下换能器，每个信号发生器均由计算机加载了相应的信号信息，每个功放在有效信号频段放大倍数稳定，每个水下换能器可以覆盖待发射信号的频段；

接收组件，包括多个声信号接收单元，用于接收处理发射组件发射的声信号；每个声信号接收单元由水听器、低噪声滤波电路和放大电路组成，水听器、低噪声滤波电路和放大电路要覆盖发射组件中待发射信号的频段；

信号处理与显示组件，包括控制单元和LCD显示单元，用于采样声信号、加载实用化的近场源定位算法，从而提取角度和距离信息和显示定位目标的位置，控制单元由多路AD采样电路、存储器及外围电路组成，完成AD采样、位置计算和传送功能，LCD显示单元由LCD驱动芯片和LCD液晶屏组成，用于显示目标的位置信息。

7.根据权利要求6所述的基于近场源定位算法的多目标水声定位系统，其特征在于由计算机加载的信号是单频信号或多频信号，或是连续频段的信号，该信号由计算机产生，信号形式不受限制。

8.根据权利要求6或7所述的基于近场源定位算法的多目标水声定位系统，其特征在于多个声信号接收单元摆成线阵、或十字形阵、或面阵阵型，不同的阵型又分为均匀阵和非均匀阵。

9.根据权利要求6或7所述的基于近场源定位算法的多目标水声定位系统，其特征在于所述各路水听器、低噪声滤波电路和放大电路要完全相同，要具备放大倍数和频带宽度等参数的一致性。

10.根据权利要求6或7所述的基于近场源定位算法的多目标水声定位系统，其特征在于所述多目标是指跟踪目标数大于等于2的情况，不同目标之间发射的信号只要求不相关，可以为同一种信号，但有一定的相位差别，如sin(2πft+φ₁),sin(2πft+φ₂),…sin(2πft+φ_n)，其中n代表n个目标，f代表信号频率，φ₁、φ₂、…φ_n代表相位，该相位可以非等间隔分布。