[发明专利]高速运动目标入水时刻的估计方法

权利要求书

1.高速运动目标入水时刻的估计方法，其特征在于，该方法的具体过程为：

S1、采用双曲面交汇定位方法对高速运动目标的入水点进行三维定位，获取入水点的三维位置坐标；

S2、根据入水点的三维位置坐标，利用声场软件计算入水点与接收点之间的传播时延；

S3、根据S2获取的入水点与接收点之间的传播时延对高速运动目标入水点的绝对时刻进行估计；

S1所述获取入水点的三维位置坐标的具体过程为：

S1-1、在高速运动目标的入水预设海域布放定位节点，每个定位节点的水下布放水听器；

S1-2、利用水面平台上设置的超短基线定位系统实时检测每个定位节点的水听器的水下位置，获得接收点的位置坐标；

S1-3、各个定位节点的水听器检测高速目标入水的声信号；

S1-4、对各定位节点检测到的声信号进行互相关，相关峰对应的时间即为各定位节点之间的传播时延差，获得各定位节点到声源位置的距离差；

S1-5、根据声信号在海洋环境中传播的速度、S1-2获得的接收点的位置坐标和S1-4获得的各定位节点到声源位置的距离差，利用双曲面交汇定位方法对高速运动目标的入水点进行二维定位，获得高速运动目标入水点的二维位置坐标；

S1-6、利用垂直阵波束形成算法对高速运动目标的入水点深度进行定位，获得高速运动目标入水点的深度坐标；

S1-7、根据S1-5获得的高速运动目标入水点的二维位置坐标和S1-6获得的高速运动目标入水点的深度坐标对高速运动目标的入水点进行三维定位，获得高速目标入水点的三维位置坐标；

S1-1所述在高速运动目标的入水预设海域布放定位节点，各定位节点的时钟均与GPS同步；

S1-1所述在入水预设海域布放定位节点，当布放五个定位节点时，阵型为：

将一个定位节点布放在目标预设入水位置，其余四个定位节点均匀分布在以目标预设入水位置为圆心、半径为15km的圆周上；

S1-4所述获得各定位节点到声源位置的距离差的具体方法为：

双曲面交汇定位方法的数学模型为：

其中：i和j分别表示两个定位节点，i,j∈[1,2,...,5],i≠j，x_i和y_i分别表示定位节点i的横坐标和纵坐标，x_j和y_j分别表示定位节点j的横坐标和纵坐标，x_s和y_s分别表示声信号的横坐标和纵坐标，Δr_ij＝ct_ij表示声源到定位节点i和定位节点j的距离差，t_ij表示采用互相关法估计得到的时延差，c表示声信号在海洋环境中传播的速度；

S1-6所述获得高速运动目标入水点的深度坐标的具体方法为：

对各定位节点接收到的声信号做波束形成，获得声源的方位角θ_i；

根据几何原理获得各个节点对声源的深度为：

将每个定位节点获得的深度计算平均值，获得高速运动目标的入水落点深度定位值；

S3所述对高速运动目标入水点的绝对时刻进行估计的具体过程为：

S3-1、各定位节点的水听器检测高速目标入水的声信号，估计声信号到达各定位节点的绝对时刻；

S3-2、根据S3-1获取的声信号到达各定位节点的绝对时刻和S2-2获取的入水点与接收点之间的传播时延，利用最小均方误差准则，对S3-1和S2-2获取的结果进行数据融合，获得高速运动目标入水点的绝对时刻；

S3-1所述估计声信号到达各定位节点的绝对时刻的具体过程为：

检测高速目标入水的声信号前沿对应的时间信号，求取信号包络，信号包络超过门限时，分析信号的频带和持续时间长度，当信号频带为1kHz以下、带宽大于200Hz且持续时间长度大于200ms小于1s时，信号检测成功，包络前沿对应的时刻即为声信号到达定位节点的绝对时刻。

2.根据权利要求1所述的高速运动目标入水时刻的估计方法，其特征在于，S2所述获取入水点与接收点之间的传播时延的具体过程为：

S2-1、利用声速剖面仪测量预设海域的声速剖面；

S2-2、根据S1-2获取的接收点位置坐标、S1-7获取的入水点三维位置坐标和S2-1获取的声速剖面，利用声场软件计算方法计算声波从入水点到达各定位节点的传播时延，即为入水点与接收点之间的传播时延。