[发明专利]一种多发多收声定位网络系统及其定位方法

权利要求书

1.一种多发多收声定位网络系统，包括声信号收发网络节点和控制 与处理单元；所述网络节点呈等分圆结构布设，所述网络节点的个数为不 小于3的奇数；所述控制与处理单元包括无线通信模块、信号处理机和多 发多收控制单元；所述控制与处理单元用于控制各信号收发节点同步发射 两两正交的脉冲编码探测信号，对各声信号收发网络节点接收到的直达波 和目标回波信号进行数据处理以定位目标；所述信号处理机包括数据处理 单元，用于对单个网络节点所接收到的回波信号进行时空协同处理：对于所 述单个网络节点，对接收到的目标所散射的其它网络节点从各方向发射的 探测信号的回波进行波束形成处理和相干叠加，得到所述目标相对于所述 网络节点的方位和距离。

2.根据权利要求1所述的多发多收声定位网络系统，其特征在于， 所述声信号收发网络节点包括收发共置换能器阵、节点接收机、节点发射 机和无线通信模块。

3.根据权利要求1所述的多发多收声定位网络系统，其特征在于， 所述数据处理单元包括数据融合单元，用于根据各网络节点的位置，对所 得到的目标相对于各网络节点的方位和距离进行数据融合，得到目标相对 于网络节点布设阵形的圆心的方位和距离。

4.根据权利要求1所述的多发多收声定位网络系统，其特征在于， 数据处理单元还包括：

时域正交相干处理单元，用于对网络节点接收到的信号，通过相应正交 探测信号副本进行时域正交相干处理；

相干叠加和多波束形成处理单元，用于将各正交探测信号经时域正交相 干处理后的输出相干累加，并进行多波束形成处理，得出目标相对于接收节 点的方位；

距离计算单元，用于根据各正交探测信号的发射节点的位置、各正交探 测信号的回波到达所述接收节点的时间，以及所得出的目标相对于接收节点 的方位，计算出目标相对于接收节点的距离。

5.利用权利要求1所述的多发多收声定位网络系统对目标进行定位 的方法，包括如下步骤：

1）各网络节点同步发射两两正交的脉冲编码探测信号；

2）各网络节点接收目标散射的回波信号；

3）对于单个网络节点所接收到的回波信号进行时空协同处理：对于所 述单个网络节点，对接收到的目标所散射的其它网络节点从各方向发射的 探测信号的回波进行波束形成处理和相干叠加，得到所述目标相对于所述 网络节点的方位和距离。

6.根据权利要求5所述的对目标进行定位的方法，其特征在于，还 包括重复步骤3）得到目标相对于各网络节点的方位和距离；然后进入步 骤4），所述步骤4）如下：根据各网络节点的位置，对所得到的目标相对 于各网络节点的方位和距离进行数据融合，得到目标相对于网络节点布设 阵形的圆心的方位和距离。

7.根据权利要求5所述的对目标进行定位的方法，其特征在于，所 述步骤3）包括如下子步骤：

31）对网络节点接收到的信号，通过相应正交探测信号副本进行时域正 交相干处理；

32）将各正交探测信号经时域正交相干处理后的输出相干累加，并进行 多波束形成处理，得出目标相对于接收节点的方位；

33）根据各正交探测信号的发射节点的位置、各正交探测信号的回波到 达所述接收节点的时间，以及步骤32）中得出的目标相对于接收节点的方位， 计算出目标相对于接收节点的距离。

8.根据权利要求7所述的对目标进行定位的方法，其特征在于，当 网络节点数目为2K+1，每个网络节点布设M个阵元且阵元间距为d的水平 阵时，所述步骤32）的相干累加和多波束形成处理如下：

B(θ^G|θ)=argmax(Σm=0M[Σk=2,3,...2K+1pm(k)(T(k))]e-j2πf(m-1)dsinθ/c)]]>

表示方位角的估计结果，argmax(*)表示以θ为自变量的最大值 估计，m表示第m个阵元，k表示第k个发射节点，c为声速，T^(k)表示接收 节点从而接收到第k个发射节点探测信号直达波到接收到该探测信号回波所 经过的时间，表示第m个阵元接收到的与T^(k)相对应的回波信号经过 步骤31）的时域正交相干处理后的输出。