[发明专利]基于信道多途特性的单基元抗距离模糊方法

摘要

本发明提供的是一种基于信道多途特性的单基元抗距离模糊方法。包括：(1)自适应估计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；(3)进一步依据当前周期内脉冲的时延、幅度、脉宽、频差、频率方差信息依次辨识出直达声脉冲、海面或海底一次反射声；(4)求取模糊周期数N，并估计目标距离。本发明的核心技术内容在于实时辨识信道多途抵达结构，并提取出蕴含的模糊周期数信息。无需对信标或接收机进行改造，利用信道多途特性仅单基元即可实现高帧率测距，且具有计算量小，稳健可靠的特点。

主权项

1.一种基于信道多途特性的单基元抗距离模糊方法，其特征是：(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其中M(tij-tkl)=1c·|tij-tkl|<v·T·|k-i|0c·|tij-tkl|>v·T·|k-i|,]]>如果Q_ij＜m，则将该脉冲剔除；(3)进一步依据当前周期内脉冲的时延、幅度、脉宽、频差、频率方差信息依次辨识出直达声脉冲、海面或海底一次反射声；(4)如果第i周期辨识出直达声脉冲、海面、海底一次反射声脉冲时延分别为t_id、t_is、t_ib，按照以下步骤求取模糊周期数N，并估计目标距离：(4.1)计算直达声与海面一次反射声时延差Δt_isd＝t_is-t_id、直达声与海底一次反射声时延差Δt_ibd＝t_ib-t_id；(4.2)计算实测直达声与海面一次反射声多途时延差与模糊周期跃变点时延差的差值，称其为海面或海底双重时延差序列。海面双重时延差序列为u_ins＝Δt_isd-τ_ns，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。海底双重时延差序列为u_inb＝Δt_ibd-τ_ns，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；(4.3)计算相邻模糊周期数海面或海底双重时延差的乘积，海面双重时延差的乘积V_inb＝u_inb·u_iqb，其中n＝0，1，...N_max，q＝n+1，海底双重时延差的乘积V_ins＝u_ins·u_iqs，其中n＝0，1，...N_max，q＝n+1；(4.4)利用海反射声与直达声确定目标模糊周期数N的计算式为N＝n₀，n₀满足V_ins＜0，利用海底射声与直达声确定目标模糊周期数N的计算式为N＝n₀，n₀满足V_inb＜0；(4.5)目标距离估计式为(5)如果第i周期直达声漏报，辨识出海面、海底一次反射声脉冲时延分别为t_is、t_ib，按照以下步骤求取模糊周期数N，并估计目标距离：(5.1)利用前若干周期直达声时延值预测本周期直达声时延值(5.2)用代替t_id，重复步骤(4.1)至(4.4)；(5.3)利用海面或海底反射声估计目标距离估计式为其计算式分别r·=c2·(tis+N·T)2-4·Hs·Hr,]]>r·=c2·(tib+N·T)2-4·(H-hs)·(H-hr)]]>r^=c·(tid+N·T),]]>由于海面的波动、海底的不平整性，此时测距精度较存在直达声时测距精度差；(6)如果第i周期海面或海底反射声漏报，辨识出直达声t_id，按照以下步骤求取模糊周期数N，并估计目标距离：(6.1)海面、海底一次反射声脉冲时延分别为t_is、t_ib，利用前若干周期反射声时延值预测本周期海面或海底反射声时延值(6.2)用代替t_is或者用代替t_id，重复步骤(4.1)至(4.5)。