[发明专利]多普勒计程仪的测频方法

说明书

本发明公开了一种多普勒计程仪的测频方法，包括：从数据集S中选取s个点组成一个样本，并根据所述样本获得样本模型，其中，所述数据集S为所述多普勒计程仪接收到的回波信号的复相关或所述复相关中的一段；利用所述样本模型确定距离阈值d_th内的数据点集S_i，其中，S_i是S的一个子集，所述S_i中的数据点为内点；根据S_i中的内点数量与阈值N_th的大小关系对所述样本模型进行重估，并在重估后的所述样本模型中估计直线以获得多普勒频移。通过仿真验证了本发明提供的多普勒计程仪的测频方法相比现有技术具有更高的稳定性，从而能够减小多普勒计程仪的测频误差。

技术领域

本发明涉及多普勒计程仪技术领域，特别是涉及一种多普勒计程仪的测频方法。

背景技术

多普勒计程仪(Doppler Velocity Log，DVL)是一种测量船舶或水下平台相对于水底航速的仪器，其利用向水底发射声波和接收水底反射回波之间的多普勒频移，计算平台在横向和纵向的速度。多普勒计程仪进行信号处理的关键是多普勒频率的测量，其直接影响了测速精度。早期测频方法主要是过零点检测方法，包括双计数器过零点检测、数字式过零点检测方法等。当前测频主要采用复相关法，其主要依据是回波信号复相关的相位是多普勒频率的一次函数。根据采用的信号形式，多普勒计程仪可分为三类，一是脉冲非相干技术，即采用CW脉冲信号；二是脉冲相干技术，采用CW脉冲对；三是宽带编码技术，采用M序列或其它伪随机序列调制信号。

不论采用何种信号形式，对回波的复相关处理后，计算其相位时会得到多普勒频移的一次函数，对其斜率的估计误差将直接影响多普勒测频精度，从而影响测速精度。影响相位斜率估计精度的因素有三点，一是噪声的引入；二是波束开角造成区域多目标回波的叠加；三是复相关处理时对回波的截取方式，这涉及到回波的底跟踪处理。复相关相位斜率估计的传统方法是使用最小二乘法，其本质是使误差的均方根达到最小。最小二乘法适用于误差较小时，但当误差较大时其估计结果与真值差异较大，因此，现有技术的多普勒计程仪的测频方法存在测试误差较大的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种测试误差小的多普勒计程仪的测频方法。

本发明提供一种多普勒计程仪的测频方法，包括：

从数据集S中选取s个点组成一个样本，并根据所述样本获得样本模型，其中，所述数据集S为所述多普勒计程仪接收到的回波信号的复相关或所述复相关中的一段；

利用所述样本模型确定距离阈值d_th内的数据点集S_i，其中，S_i是S的一个子集，所述S_i中的数据点为内点；

根据S_i中的内点数量与阈值N_th的大小关系对所述样本模型进行重估，并在重估后的所述样本模型中估计直线以获得多普勒频移。

根据本发明提供的多普勒计程仪的测频方法，采用RANSAC(Random SampleConsensus，随机采样一致性)算法的技术，即从一个样本集中估计数学模型，可以适用于样本集中含有大量异常数据的情况，用于多普勒测频中，对于复相关相位中存在较大误差、野值时有很好的稳定性，最终通过仿真验证了本发明提供的多普勒计程仪的测频方法相比现有技术具有更高的稳定性，从而能够减小多普勒计程仪的测频误差。

另外，根据本发明上述的多普勒计程仪的测频方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述根据S_i中的内点数量与阈值N_th的大小关系对所述样本模型进行重估，并在重估后的所述样本模型中估计直线以获得多普勒频移的步骤包括：