[发明专利]基于频谱变换的水下运动目标定位导航方法和装置

摘要

本发明涉及一种基于频谱变换的水下运动目标定位导航方法，包括(1)船载水声收发器向水下运动目标发射一个对称三角调频信号s(t)；(2)船载测量装置上的水声接收器阵列接收回波信号；(3)利用来波方向信息调整水声接收器阵列中各阵元的权值；(4)船载测量装置确定水下运动目标在大地坐标系下的坐标；一种基于频谱变换的水下运动目标定位导航装置主要由船载测量装置、船体姿态矫正装置、水下运动目标上的水声收发器、水上无线电收发器、阵列信号处理器、GPS接收机、微处理器构成。本发明不仅能从水上(海面、岸上或者是空中)对水下运动目标进行跟踪定位，还能实现水下目标的自动化定位与导航。

主权项

1.一种基于频谱变换的水下运动目标定位导航方法，其特征在于包括以下步骤：(1)船载水声收发器向水下运动目标发射一个对称三角调频信号s(t)，安装于水下运动目标上的水声收发器对所接收到信号进行放大转发；所述对称三角调频信号s(t)其中B’、f0、T分别为信道带宽、调频的中心频率、扫频周期，A和为信号幅度和初始相位，所发射调频信号的频率f为(2)船载测量装置上的水声接收器阵列接收回波信号，利用阵列信号处理器对接收信号进行处理，估计直达波和界面反射回波的来波方向；(3)利用来波方向信息调整水声接收器阵列中各阵元的权值，使波束主瓣对准直达波，而在界面反射回波到达方向上形成零陷；加权处理后水声接收器阵列的输出信号S_r(t)为其中K_r为衰减因子；若声波在水中的传播速度为c，目标距离测量系统为r处并以径向速度为v运动，远离测量系统的速度为正，测量系统回波往返时延为τ，则将其代入S_r(t)，接收信号与发射信号进行混频，经低通滤波器后取出频率较低部分得到S_I(t)把上扫频段混频得到的低频分量延时后与下扫频段混频得到的低频分量再次进行混频，把非平稳信号转化为一个单频信号，其频率f₀、B、c已知，信号的频率只与水下目标的运动速度有关；而频率跳变时刻与测量系统到目标的距离关系：得到目标运动速度目标相对于测量系统的位置(4)船载测量装置利用GPS接收机确定自身的大地坐标，通过系统上的船体姿态矫正装置提供的数据进行自身位置矫正，然后通过数据融合确定水下运动目标在大地坐标系下的坐标；实现船载测量装置对水下运动目标主动式定位。