[发明专利]一种水下声波与空中雷达波的时空盲同步方法

权利要求书

1.一种水下声波与空中雷达波的时空盲同步方法，其特征在于，所述时空盲同步方法包括：

脉冲多普勒雷达通过机载或无人机载方式在空中产生多个探测脉冲对海面巡航搜索；

当所述脉冲多普勒雷达接收到由所述水下声波目标引起的水面微动信号回波时，利用雷达的多重相位通道的重频搜索对所述水面微动信号回波进行采样；

雷达的信号处理机根据海浪杂波和水面微动信号相对于脉冲多普勒雷达探测方向的径向速度不同，对采样信号进行处理得到水下声波目标的声波时域波形；

以巡航扫描过程中声波时域波形的回波幅度最大值对应的探测脉冲为中心，控制所述脉冲多普勒雷达悬停在强度中心，实现所述水下声波目标与空中雷达波的空间同步；

根据所述声波时域波形的每个相位通道的回波幅度调整雷达重频参数，直至所述回波幅度最大时确定所述声波时域波形与雷达探测脉冲同步、产生谐振现象，实现所述水下声波目标与空中雷达波的时间同步。

2.根据权利要求1所述的时空盲同步方法，其特征在于，所述雷达的信号处理机根据海浪杂波和水面微动信号相对于脉冲多普勒雷达探测方向的径向速度不同，包括：

所述海浪杂波由无数海浪组成，存在浪峰和浪谷，所述浪峰和浪谷相对于脉冲多普勒雷达探测方向的径向速度为零、多普勒频率为零；

由水下声波目标在水面处引起的水面微动信号是高速周期变化的振动信号，所述水面微动信号的振动频率与所述水下声波目标的频率一致，所述水下声波目标的振动频率在10Hz-300Hz，声源级为140dB-160dB，声源深度为1-5米，面向脉冲多普勒雷达探测方向，所述水面微动信号的径向速度呈周期性高速变化、多普勒频率不为零。

3.根据权利要求2所述的时空盲同步方法，其特征在于，所述对采样信号进行处理得到水下声波目标的声波时域波形，包括：

在所述信号处理机中，对所述采样信号进行由模拟到数字信号的转换后，对所述数字信号依次进行数字下变频、傅里叶变换后，按照发射探测脉冲顺序分区存入缓存区中，每一个分区依次进行动目标检测和恒虚警检测，通过长时间相参积累后，最终从所述采样信号中滤除了多普勒频率为零的海浪杂波，测量得到的不同多普勒频率和雷达探测脉冲分别与信号回波的采样位置对应，因此通过最小二乘法拟合得到了所述水下声波目标的声波时域波形，从而得到了所述水下声波目标的高分辨率多普勒频率信息和回波幅度信息。

4.根据权利要求3所述的时空盲同步方法，其特征在于，所述利用雷达的多重相位通道的重频搜索对所述水面微动信号回波进行采样，包括：

在所述信号处理机中，每间隔45度建立一个信号处理通道，且每间隔45度发射一个探测脉冲，在一个声波振动周期内有效采集所述水面微动信号回波的八个样本点，八相探测脉冲对应所述水面微动信号回波的不同部位，并通过每个相位通道反馈的回波幅度精调雷达重频参数，使八个样本点对应的雷达波重复频率与水下声波目标的频率相同，当二者相同时，八重相位通道对应的声波时域波形的回波幅度最大，使微多普勒相参积累的信噪比最大。

5.根据权利要求3所述的时空盲同步方法，其特征在于，所述水下声波目标的高分辨率多普勒频率信息包括多普勒频率和多普勒速度，按照声波振动周期的不同相位呈现不同的多普勒频率，在声波0°～90°区间多普勒频率为正，0°时多普勒速度最大，90°时多普勒速度为零、对应多普勒频率为零；90°～180°区间多普勒速度极性变负，速度逐渐增大，多普勒频率增大，到180°时负速度最大，然后负速度逐渐减小，到270°时负速度为零，对应多普勒频率为零，从270°开始速度极性变正，多普勒频率变正，并逐渐增大，直到360°时正速度最大。