一种抗距离模糊水声合作定位信号的制作方法

本发明属于水声定位信号研究领域，具体涉及一种抗距离模糊的水声合作定位信号设计方法。

背景技术：

在长基线水声定位系统中，一般利用多个浮标或潜标测量信标信号的时延值进行测距，并通过球面交汇或双曲面交汇法进行目标定位。对水下高速目标进行跟踪定位时，目标轨迹刷新率高，即信号同步周期短，由于浮标的水声作用距离较远，导致浮标接收到每个脉冲后无法精确推算该脉冲的发射时刻，而是存在跨周期问题，从而产生单阵测距的多值现象，称之为“距离模糊”。距离模糊会导致球面交汇产生许多虚假的定位结果，严重影响定位性能。传统水声定位信号如图1所示为脉冲信号的分布图，图2为普通脉冲信号的测量结果，根据结果可以看到在中心的轨迹外周边还存在许多模糊点，这是由于普通脉冲只有一种频率的测量结果。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明设计了一种抗距离模糊水声合作定位信号，可有效解决距离模糊问题。该信号由中心频率f1、f2的两种脉冲组合而成，脉冲周期为t，其中频率f2的脉冲为标识脉冲，每隔m个脉冲设置一个标识脉冲，其余m-1个f1为频率脉冲。发射信号与接收系统是时间同步的，基阵在检测到脉冲时，可以根据当前脉冲与标识脉冲的相对间隔，唯一判定当前mt接收时间内脉冲信号的发射时刻，从而确定信号时延。因此在保证目标轨迹刷新率不变的前提下，原本信号模糊周期t就增大至mt，大幅降低了产生距离模糊的概率。由于声波在水下的传播速度约为c，因此只要mtc超过系统的最大作用距离rmax，就可以彻底解决距离模糊问题。

对于不同的浮标而言应当满足一下关系：

式中：x、y、z为待测目标的坐标，i为浮标编号，i≥4，xi、yi、zi为第i号浮标的坐标，c为声波在水下的传播速度，τi为第i号浮标检测到当前周期序号的脉冲时延，ni为第i号浮标进行时延估计可能存在的跨周期数，ni可以取0,1,2...，t为信号周期，rmax为浮标最大作用距离。

与传统的水下合作目标跟踪定位抗距离模糊方法相比，本发明优势为：从发射信号体制设计上解决距离模糊问题，不需要复杂的接收算法，降低了接收系统的复杂度和系统成本。因此，本发明区别于以往的水下合作目标跟踪定位抗距离模糊方法，可以大幅提高水下合作目标跟踪定位性能。本发明具有其独特的信号体制设计、脉冲判别方法、使用领域及优势，迄今国内外没有这种水下合作目标跟踪定位抗距离模糊方法的专利。

说明书附图

图1为传统水声合作定位信号形式。

图2为传统水声合作定位信号定位结果。

图3为本发明水声合作定位信号形式。

图4为本发明水声合作定位信号定位结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例进行说明。

如图3所示，脉冲周期t为1.6s，普通脉冲的频率f1＝11khz，标识脉冲的频率为f2＝9khz，每个9khz的标识脉冲后紧跟4个11khz的脉冲，并按此规律循环发射，发射信号是经过gps授时的，且与接收系统的时钟完全同步。浮标接收机利用两个通道检测不同频率的脉冲信号，并记录每个脉冲的接收时刻。通过设置接收机的检测门限，将系统检测距离rmax限定在12km以内，因此信号传播时间不会超过8s。因此在8s的接收时间内，9khz的标识脉冲发射时刻可以唯一确定，4个11khz的脉冲与标识脉冲的相对间隔也可唯一判定，即每个脉冲的时延值均可唯一判定。

本实施例中rmax＝12km，t＝1.6s，

根据上述数值并根据，目标的位置由以下球面方程组进行解算：

将c＝1500代入方程组内可得：

0＜τi+1.6mni＜8

可见ni的取值只能为0，也就是说不存在距离模糊的情况，能得到m＝5如图4所示，水下目标的轨迹清晰的显示出来，且轨迹的周边不存在产生模糊的干扰点。

本发明的有益效果在于：从发射信号体制设计上解决距离模糊问题，不需要复杂的接收算法，降低了接收系统的复杂度和系统成本。因此，本发明区别于以往的水下合作目标跟踪定位抗距离模糊方法，可以大幅提高水下合作目标跟踪定位性能。

技术特征：

技术总结
本发明属于水声定位信号研究领域，具体涉及一种抗距离模糊的水声合作定位信号设计方法。一种抗距离模糊的水声合作定位信号，其特征在于：包括普通脉冲和标识脉冲，所述的普通脉冲的频率为f1，所述的标识脉冲的频率为f2，每间隔m个普通脉冲设置一个标识脉冲，所述的脉冲周期为T，m在满足特定的关系下能够实现抗距离模糊的效果，本发明的有益效果在于：从发射信号体制设计上解决距离模糊问题，不需要复杂的接收算法，降低了接收系统的复杂度和系统成本。

技术研发人员：朱元林;彭水;尚凡;周志强;孙向前;苏军;李帅;徐国贵;王双记
受保护的技术使用者：中国人民解放军91388部队
技术研发日：2018.08.03
技术公布日：2019.01.01