[发明专利]一种用于短基线水声定位系统中精确测量时延差的方法及其系统

摘要

本发明所述的用于短基线水声定位系统中精确测量时延差的方法为信号产生在信号处理单元1中，通过发射信号样本存储器、发射信号控制模块和发射信号生成模块实现；信号解算在信号处理单元2中，通过参考信号样本存储器、相关器1、相关器2、包络计算模块1和包络计算模块2、峰值检测器1、峰值检测器2、时延差初测值计算模块、相位计算模块1、相位计算模块2、减法器1、时延差修正值计算模块和减法器2实现。本发明所述的测量并计算多普勒偏移方法的系统包括接收端和发射端，发射端包括信号处理单元1、功放、发射换能器，接收端包括接收换能器1、接收换能器2、滤波器1、滤波器2和信号处理单元2。

主权项

1.一种用于短基线水声定位系统中精确测量时延差的方法，其特征在于至少包括以下步骤：1)短基线水声定位系统的发射端发射线性调频脉冲信号作为定位信号，形式如下：s1(n)=cos(2πfLnTS1+πk0n2TS12)0≤n≤T/TS10n,<0,n>T/TS1]]>其中，T_S1是短基线水声定位系统发射信号的采样间隔，T是线性调频信号由最低频扫到最高频所经过的时间，k₀是信号的调频斜率，f_L是信号s(n)的最低频率；2)短基线水声定位系统的接收端有相关器1和相关器2，相关器1接收信号x₁(n)并进行相关处理，相关器2接收信号x₂(n)并进行相关处理；相关器1和相关器2进行相关处理时，使用的参考信号相同，参考信号形式如下：s2(n)=cos(2πfLnTS2+πk0n2TS22)0≤n≤T/TS20n<0,n>T/TS2]]>其中，T_S2是短基线水声定位系统接收信号的采样间隔；设处理后，从相关器1输出的输出信号R₁(m)和从相关器2输出的输出信号R₂(m)的包络出现峰值对应的位置为M₁和M₂，那么时延差初测值为：τR=M1-M2FS2]]>根据峰值位置M₁和M₂，由相位计算模块1生成的生成信号p₁(m)和相位计算模块2生成的生成信号p₂(m)分别为：p₁(m)＝R₁(m-M₁-L)0≤m≤2L-1p₂(m)＝R₂(m-M₂-L)0≤m≤2L-1其中，L是满足如下条件的一个整数：①L≤M₁且L≤M₂；②存在一个非负整数z，使得等式成立；求取p₁(m)和p₂(m)离散傅里叶变换，并计算出相位和则p₁(m)和p₂(m)之间的相位差为：设存在W个非负整数满足：fLFS2·2L≤K1<K2<···<Kw≤fHFS2·2L]]>则时延差修正值为：那么，时延差初测值和时延差修正值的差值，即为时延差值Δτ＝τ_R-τ_M参数Δτ的物理意义是，在发射端发出的信号经过信道传播后，接收端两个不同的通道接收到信号的时刻相差了Δτ。