一種波束域的聲壓差互相關譜分析水下目標速度估計方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及水下遠程目標探測領域，特別涉及一種波束域的聲壓差互相關譜分析 水下目標速度估計方法。
【背景技術】
[0002] 在水下目標探測領域，用于聲源定位的匹配場處理方法、匹配模處理方法以及基 于波導不變量的聲源定位方法受到最為廣泛的關注。匹配場處理方法主要是利用信號模型 計算不同聲源位置對應的接收聲場，之后與實際海洋環境的接收聲場進行相關匹配來獲得 目標定位。但匹配場處理方法存在著海洋實際環境模型很難模擬，容易造成定位失配情況， 并且該方法計算量較大，難以實現。匹配模處理方法與匹配場處理方法有著類似的問題。
[0003] 利用波導不變量進行目標定位受到了國內外學者的關注，是近年研究的另一熱點 問題，該類方法相對于匹配場處理方法及匹配模處理方法的優點是對環境具有更好的寬容 性。采用此類方法進行目標定位時，對于目標的運動速度估計值有一定精度的要求。在實 際海洋環境當中，運動目標的速度往往是未知的，需要對運動目標的速度進行估計，運動目 標的速度估計精度會對目標定位的最終結果造成至關重要的影響。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于克服現有技術中的運動目標速度估計方法精度不足的缺陷，從 而提供一種精度較高的運動目標速度估計方法。
[0005] 為了實現上述目的，本發明提供了一種波束域的聲壓差互相關譜分析水下目標速 度估計方法，用于在包括多個各向同性陣元的均勻分布的水平陣上實現對運動目標的速度 估計，該方法包括：
[0006] 步驟1)、所述水平陣中的各個陣元分別采集聲信號；
[0007] 步驟2)、對步驟1)中所采集的聲信號進行波束形成處理，得到波束域信號；
[0008] 步驟3)、對步驟2)得到的波束域信號進行波束域聲壓差互相關處理，得到波束域 關于時間間隔的互相關彳目號；
[0009] 步驟4)、對步驟3)所得到的波束域的互相關信號的時間間隔參量進行頻譜分析， 獲得波束域的速度估計結果。
[0010] 上述技術方案中，所述步驟2)包括：
[0011] 步驟2-1)、采用如下公式對所采集的信號做波束形成處理：
【主權項】
1. 一種波束域的聲壓差互相關譜分析水下目標速度估計方法，用于在包括多個各向同 性陣元的均勻分布的水平陣上實現對運動目標的速度估計，該方法包括： 步驟1)、所述水平陣中的各個陣元分別采集聲信號； 步驟2)、對步驟1)中所采集的聲信號進行波束形成處理，得到波束域信號； 步驟3)、對步驟2)得到的波束域信號進行波束域聲壓差互相關處理，得到波束域關于 時間間隔的互相關信號； 步驟4)、對步驟3)所得到的波束域的互相關信號的時間間隔參量進行頻譜分析，獲得 波束域的速度估計結果。
2. 根據權利要求1所述的波束域的聲壓差互相關譜分析水下目標速度估計方法，其特 征在于，所述步驟2)包括： 步驟2-1)、采用如下公式對所采集的信號做波束形成處理：
其中，q表示目標信號方位；r表示目標與參考陣元在t時刻的初始距離；1表示陣元在 水平陣中的行號，h表示陣元在水平陣中的列號，Olh表示聲強信號幅度值；Aklh = ku-ku ; dh表示第h號簡正波對應的水平波數與波束形成結果；△ klh表示水平波數值間差值；
其中Θ t表示t時刻目標的方位值，Ic1表示第1號簡正波對應的水平波數值，1?表示第 一號簡正波對應的波數值； 步驟2-2)、當Θ = 01且1^~I^1的情況下，波束形成獲得最大輸出值，從而對每個距 離r處取出最大波束輸出的波束域信號。
【專利摘要】本發明涉及一種波束域的聲壓差互相關譜分析水下目標速度估計方法，用于在包括多個各向同性陣元的均勻分布的水平陣上實現對運動目標的速度估計，該方法包括：水平陣中的各個陣元分別采集聲信號；對所采集的聲信號進行波束形成處理，得到波束域信號；對波束域信號進行波束域聲壓差互相關處理，得到波束域關于時間間隔的互相關信號；對波束域的互相關信號的時間間隔參量進行頻譜分析，獲得波束域的速度估計結果。
【IPC分類】G01S11-14
【公開號】CN104678384
【申請號】CN201310624766
【發明人】王朋, 黃勇, 劉紀元
【申請人】中國科學院聲學研究所
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月28日