一种基于起伏相位对齐的波束域相干方位估计方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于起伏相位对齐的波束域相干方位估计法，该方法基于M个等间距的水听器所形成的长线声纳阵列；包括：对声纳阵列所接收的宽带阵元域信号做频点累积划分，得到单一频点的阵元域信号；求取声纳阵列来波信号的方向导引矢量；根据所求得的方向导引矢量，将单一频点的阵元域信号转换到波束域；对波束域信号做起伏相关处理；对经过起伏相关处理的波束域信号计算波束输出能量功率值，从而实现目标方位的估计。本发明有效提高信号的输出增益及强干扰的抑制作用，具有较优良的空间分辨能力。
【专利说明】一种基于起伏相位对齐的波束域相干方位估计方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及水声信号处理领域，特别涉及一种基于起伏相位对齐的波束域相干方位估计方法及系统。
【背景技术】
[0002]如何确定信源的方位是阵列信号处理的一个基本问题，这也是雷达、声纳等许多应用领域的重要任务之一。在海洋开发、精确制导、生物医学、地质勘探、国防和民用建设等众多领域都需要对多个目标进行定位。随着科学技术的迅猛发展，对目标分辨能力和参数估计精度等指标的要求也日益提高，因此阵列高分辨目标定位技术一直是十分重要的研究内容。许多水下目标探测系统、自 动制导系统及通讯系统均需要阵列高分辨目标定位技术来提高其技术性能。
[0003]然而由于声传播的波导效应和多径效应所基于的传播介质,实际上不但在空间分布上不均匀而且是随机时变的。因此，声信号在传输过程中也将是随机起伏的。该起伏会造成接收信号的时变、空变性，并呈现选择性衰落。对于这种传输信道带来的起伏效应给目标信号来波方位估计带来的影响，目前的传统检测方法则很少提及。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有的检测方法没有考虑传输信道带来的起伏效应给目标信号来波方位估计所造成影响的缺陷，从而提供了一种基于起伏相位对齐的波束域相干方位估计方法及系统。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供了一种基于起伏相位对齐的波束域相干方位估计法，该方法基于M个等间距的水听器所形成的长线声纳阵列；该方法包括:
[0006]步骤I)、对所述声纳阵列所接收的宽带阵元域信号做频点累积划分，得到单一频点的阵元域信号；
[0007]步骤2)、求取所述声纳阵列来波信号的方向导引矢量；
[0008]步骤3)、根据步骤2)所求得的方向导引矢量，将步骤I)所得到的单一频点的阵元域信号转换到波束域；
[0009]步骤4)、对步骤3)得到的波束域信号做起伏相关处理；
[0010]步骤5)、对在步骤4)中经过起伏相关处理的波束域信号计算波束输出能量功率值，从而实现目标方位的估计。
[0011]上述技术方案中，所述的步骤2)包括:
[0012]步骤2-1)、对于单一频点，指定扫描相角Θ，得到声纳阵列的波束输出信号，
[0013]
【权利要求】
1.一种基于起伏相位对齐的波束域相干方位估计法，该方法基于M个等间距的水听器所形成的长线声纳阵列；该方法包括: 步骤I)、对所述声纳阵列所接收的宽带阵元域信号做频点累积划分，得到单一频点的阵元域信号； 步骤2)、求取所述声纳阵列来波信号的方向导引矢量； 步骤3)、根据步骤2)所求得的方向导引矢量，将步骤I)所得到的单一频点的阵元域信号转换到波束域； 步骤4)、对步骤3)得到的波束域信号做起伏相关处理； 步骤5)、对在步骤4)中经过起伏相关处理的波束域信号计算波束输出能量功率值，从而实现目标方位的估计。
2.根据权利要求1所述的基于起伏相位对齐的波束域相干方位估计法，其特征在于，所述的步骤2)包括: 步骤2-1)、对于单一频点，指定扫描相角Θ，得到声纳阵列的波束输出信号，
其表达式为:Α?
3.根据权利要求2所述的基于起伏相位对齐的波束域相干方位估计法，其特征在于，所述的步骤3)包括: 步骤3-1)、设定单个宽带信号入射时的阵列接收方位模型，其表达式如下:
4.根据权利要求3所述的基于起伏相位对齐的波束域相干方位估计法，其特征在于，所述的步骤4)包括: 步骤4-1)、求取单一频点的波束域输出信号在某一采样时刻的瞬时幅度包络ABe-(fo, t,)与瞬时波束漂移相位 步骤4-2)、根据步骤4-1)的计算结果将单一频点波束域输出信号的表达式改写为极坐标表示形式；
5.根据权利要求4所述的基于起伏相位对齐的波束域相干方位估计法，其特征在于，在所述的步骤5)中，能量功率值的计算公式为:
6.一种基于起伏相位对齐的波束域相干方位估计系统，其特征在于，该系统基于M个等间距的水听器所形成的长线声纳阵列；该系统包括:频点累积划分模块、方向导引矢量求取模块、信号转换模块、起伏相关处理模块、能量功率值计算模块；其中， 所述的频点累积划分模块用于对所述声纳阵列所接收的宽带阵元域信号做频点累积划分，得到单一频点的阵元域信号； 所述方向导引矢量求取模块用于求取所述声纳阵列来波信号的方向导引矢量； 所述信号转换模块根据所述方向导引矢量求取模块所求得的方向导引矢量，将所述频点累积划分模块所 得到的单一频点的阵元域信号转换到波束域； 所述起伏相关处理模块对所述信号转换模块得到的波束域信号做起伏相关处理；所述能量功率值计算模块对在所述起伏相关处理模块中经过起伏相关处理的波束域信号计算波束输出能量功率值，从而实现目标方位的估计。
【文档编号】G01S5/18GK103969624SQ201310030293
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年1月25日 优先权日:2013年1月25日
【发明者】解恺, 丁雪洁, 黄海宁, 李启虎 申请人:中国科学院声学研究所