[发明专利]一种用于水声被动定位的信号到达时延差跟踪算法

权利要求书

1.一种用于水声被动定位的信号到达时延差跟踪算法，其特征在于步骤如下： 

（1）变量初始化，对信号进行分帧； 

（2）采用离散傅里叶变换方法估计两个水听器接收到的信号帧的互相关函数值序列； 

（3）搜索互相关函数值序列的全局最大值，利用互相关函数值序列的下标与到达时延差之间的对应关系，确定当前信号帧到达两个水听器的时延差； 

（4）重复步骤（2）和（3），直至得到连续5个稳定的到达时延差估计值，将最新的到达时延差估计值作为跟踪初始值； 

（5）使用离散傅里叶变换方法估计新一帧信号的互相关函数值序列，在跟踪初始值对应的相关函数值序列下标的附近搜索互相关函数值序列的局部最大值并计算到达时延差，作为新一帧信号到达时延差的估计值，并更新跟踪初始值； 

（6）重复步骤5，直至所有信号帧处理完成。 

2.如权利要求1所述的用于水声被动定位的信号到达时延差跟踪算法，其特征在于步骤（1）具体为： 

1）定义一个数组TraceArray含有5个元素，初值都置为0；定义计数器变量Counter，置为0；定义计数器变量FrameCounter，置为1； 

2）设两个水听器之间的距离为d（m），水中声速为c（m×s^-1），对两个水听器接收到的水声信号的采样频率为f_s（Hz），信号长度为每个通道L点，g_L为极大值搜索门限，每帧数据长度为N点，N>0.1f_s且N>(d+g_L)f_s/c+1，帧数M为不大于L/N的最大正整数；令g_W=d·f_s/c，P为不大于g_W的最大正整数；g_P为相关函数序列全局最大值与最小值时间差的绝对值门限； 

3）数字滤波器H的阶数为k，下限频率为f_L（Hz），上限频率为f_H（Hz），且有f_L<f_H<f_s/4，数字滤波器采用FIR滤波器的窗函数法设计。 

3.如权利要求2所述的用于水声被动定位的信号到达时延差跟踪算法，其特征在于步骤（2）具体为： 

1）设各水听器接收到的第FrameCounter帧信号为S_ij，i表示通道序号，i=1,2，j表示数据帧号，j=FrameCounter； 

2）对S_ij通过数字滤波器H，得到经过滤波的信号S’_ij； 

3）取S’_1j和S’_2j这两个通道的信号，采用互相关函数的傅里叶变换估计法计算S’_1j和S’_2j两个通道的互相关函数值序列R₂₁(m)，m为整数，且有-(N-1)≤m≤N-1。 

4.如权利要求3所述的用于水声被动定位的信号到达时延差跟踪算法，其特征在于步骤（3）具体为： 

1）求取R₂₁(m)在下标区间[-(N-1)+P，N-1-P]内的最大值R_MAX，R_MAX对应的下标为m_MAX，-(N-1)+P≤m_MAX≤N-1-P，对应的信号到达两个水听器的时延差为m_MAX·c/f_s； 

2）求取R₂₁(m)在下标区间[-(N-1)+P，N-1-P]内的最小值R_MIN，R_MIN对应的下标为m_MIN，-(N-1)+P≤m_MIN≤N-1-P。