[发明专利]基于信道多途特性的单基元抗距离模糊方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水声定位方法，具体涉及同步水声定位系统中的抗距离模糊方法。

背景技术

同步水声定位系统通过测量脉冲信号的传播时延进行定位。为更精确的描述目标运动轨迹，往往使用较高的帧率(短的脉冲重复周期)，而当信号的传播时延大于脉冲重复周期时，将会引起时延测量的不确定性，可能相差若干个重复周期，由此引起的测距多值性称为距离模糊。研究者将消除这种测距多值性的方法称之为抗距离模糊方法。

传统的抗距离模糊多采用硬件方法，如哈尔滨工程大学研制的船载式远程高精度水声定位系统通过对声信标的改造，用两种不同频率的信号分别代表帧同步码和游标码，借助于长周期帧同步码来判定模糊区间；再如英国的SMARTTACK系统采用在每个接收阵元上加装超短基线水声定位系统来解决模糊问题。无论是对信源还是对接收机的改造均使系统趋于复杂，不利于在小尺寸平台上使用，特别是当信标和接收机不满足上述要求时，系统的应用就有很大的局限性。

上世纪90年代末，哈尔滨工程大学研制的GRAT系统首次采用了软件抗距离模糊的方法，即举手表决法和参考位置标示法。但前者抗模糊主要利用真解的一致性，冗余阵元是必需的。后者抗模糊依赖目标初始位置这一先验信息。文献[2]也提出了一种同步非同步组合定位软件抗距离模糊方法。以上软件抗距离模糊方法均为多个基元联合抗距离模糊。如果缺乏先验信息，即使是二维跟踪定位也至少需要三个基元。

相关文献有：

[1]梁国龙，杨春，陈晓忠，王燕.同步水声跟踪定位系统软件抗距离模糊技术研究.声学技术，2005，24(5)：300-304页

[2]惠娟，梁国龙.组合定位软件抗距离模糊技术及性能分析.哈尔滨工程大学学报，2007，28(6)：665-667页。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能够降低目标测距或定位所需基元个数，进一步提高同步水声定位系统的稳健性的基于信道多途特性的单基元抗距离模糊方法。

本发明的目的是这样实现的：

1、自适应估计模糊周期跃变点时延差，具体方法为：

信标深度为h_s，以周期T发射脉宽为ξ的脉冲信号，海深为H、声速为c，接收机水听器深度为h_r；

(1.1)确定直达声与海面反射声叠加的邻界距离计算式为确定直达声与海面反射声叠加的邻界距离计算式为确定直达声与反射声叠加最远邻近距离r_max，r_max取中大者；

(1.2)确定最大模糊周期数N_max，计算式为其中||·||表示取整数部分，截尾方式取整，或者根据实际需要设定为满足的的值；

(1.3)确定直达声、海面反射声模糊周期跃变点时延差，计算式为其中n＝0，1，...N_max，n表示为跃变处的模糊周期数，取离散的正整数；确定直达声、海底反射声模糊周期跃变点时延差，计算式为其中n＝0，1，...N_max，n表示为跃变处的模糊周期数，取离散的正整数；

(1.4)根据后级定位解算模块给出目标深度变化信息与接收机水听器深度实时监测情况，自适应调整模糊周期跃变点时延差；

2、对接收机接收多途脉冲信号进行预处理，剔除干扰脉冲，辨识多途脉冲，并保留直达声脉冲、海面或海底一次反射声脉冲信息，具体方法为：

目标运动速度为v，当前周期有效脉冲在相邻若干周期必有与其对应的脉冲，否则为干扰脉冲；假定第k周期内有p个脉冲，第l个脉冲的时延值为t_kl，对于第i周期的第j号脉冲的时延值为t_ij、时延匹配因子为Q_ij，将时延值t_ij分别与前后m个周期内的所有脉冲进行时延匹配，时延匹配因子计算式为