[发明专利]一种主动声呐复杂编码信号多普勒分级搜索的方法

说明书

本发明提供一种主动声纳复杂编码信号多普勒分级搜索的方法，包括如下步骤：步骤1，生成复杂编码信号副本数据并存储；步骤2：换能器接收空间信号；步骤3：对接收到的空间信号，进行带通、解调、低通及降采样处理；步骤4：对降采样之后的数据进行缓存、滑动并作FFT；步骤5：读取副本数据，将步骤4中的FFT之后的数据与各个副本数据共轭相乘，之后作IFFT，并取模的平方，找出相关峰最大的多普勒通道；步骤6：将步骤5中找出的相关峰最大的多普勒通道，在该多普勒通道左右各进行微调，并与步骤5中相关峰最大的多普勒通道进行共轭相乘，作IFFT，取模的平方，找出微调后的最大相关峰的通道及处理结果。

技术领域

本发明属于主动声纳数字信号处理领域，特别涉及一种用于水面舰艇和潜艇主动声纳复杂编码信号多普勒分级搜索的方法。

背景技术

单频脉冲信号由于构造且处理简单，故是声呐中最原始也是最常用的声呐信号，由于该声呐信号的时间带宽乘积约为定值，故决定了其不可能兼具距离和速度两方面高分辨力的性能；线性调频信号虽说具有较好的刀刃形模糊度函数，并且可兼具足够高的距离分辨力和速度分辨力，但该声呐信号并不能同时准确地确定处于不确定图中任两点所对应的回波时间和频率的差异(即存在测速与测距的耦合)；而复杂编码信号由于具有完美图钉形的模糊度图，兼具良好的距离分辨力和速度分辨力，不存在测速与测距的耦合，但由于该声呐信号对多普勒非常敏感，故在匹配滤波前一定要对回波信号的多普勒频偏进行补偿，由于该声呐信号的3dB多普勒容限为0.44/T(T为声呐信号脉宽)，如果搜索过细会导致运算量激增，搜索过粗，则会产生3dB的损失。

总体而言，复杂编码信号比单脉冲信号、线性调频信号具有无可比拟的性能优势，但其由于对多普勒非常敏感，对回波信号进行搜索补偿的速度慢，计算量大。实际应用中需要一种能够针对声呐复杂编码信号多普勒快速搜索以准确获得目标方位、距离、速度的实时处理方法。

发明内容

1、发明解决的技术问题

本发明目的在于，为克服现有的复杂编码信号多普勒搜索算法计算速度慢，可行性不高的问题，满足实际应用中针对声呐复杂编码信号多普勒快速搜索补偿以获得更精确目标方位、距离、速度的实时处理需求，提出一种主动声纳复杂编码信号多普勒分级搜索的方法。

2、发明采用的技术方案

本发明所述的一种用于主动声纳复杂编码信号多普勒分级搜索的方法，可完全实时检测到目标的回波，且在动目标检测功能上具有优良的性能，不仅可以屏蔽静止目标的回波，避免屏幕“满天星”的现象，而且可以给出动目标的径向运动速度，即使运动速度很小也能被检测出来，而且伪随机编码信号作为主动信号在大信噪比条件和在小信噪比条件下进行动目标检测，都可以实现。

一部主动声纳，单个收发换能器，这里设复杂编码信号s(t)，复杂编码信号长度N，采样率f_s，中心频率f_c，脉宽T，带宽B；目标运动速度范围-v～v，声速c，其中t＝0：1/f_s：(N-1)/f_s，只取0和π两个值，由m序列码来控制生成。

所述的方法包含如下步骤：

1.生成复杂编码信号副本并存储，其具体步骤如下：

1)确定最大、最小多普勒频偏dmax、dmin；

以ds为多普勒搜索步长，确定副本通道数dn；其中ceil表示四舍五入运算，abs表示取绝对值运算；

其中

2)对每个副本通道以各自相应的间隔对复杂编码信号进行三次样条插值，生成对应通道的副本时域数据s1(j，t1)，其中interp1表示插值函数，’spline’表示三次样条插值；