[发明专利]一种基于信道匹配的二维水声跳频方法

权利要求书

1.一种基于信道匹配的二维水声跳频方法，其特征是包括如下步骤：

用户端采用单个收发合置换能器；应答器采用多元收发合置垂直阵；

用户端下行询问信号采用直接扩频信号，所有用户端使用相同的信号；应答器上行应答信号采用基于时空跳频的扩频信号，每个应答器采用不同编码信号；

所述的下行询问信号由用户端发射，应答器接收信号后，根据询问信号解出多个信道的冲击响应函数，并采用凸优化的方法生成每条信道预滤波器；

所述的时空跳频的扩频信号在信道-频率二维空间中跳频，其生成过程是首先生成基本跳频信号，为每个跳频信号时间片先择相应的信道预滤波器，预滤波后从相应的阵元发射；

所述的时空跳频的扩频信号经过不同的信道被自动解码，变为基本跳频信号被用户端接收机接收。

2.根据权利要求1所述的一种基于信道匹配的二维水声跳频方法，其特征是所述根据询问信号解出多个信道的冲击响应函数进一步包括：设目标在PS点，距目标R处的应答器处的声场用格林函数G_ω(R;z,z_ps)表示，其中|R|为目标与应答器的水平距离；z_ps为目标每一个阵元的深度；z为应答器的深度，ω为声源的角频率，则G_ω(R;z,z_ps)满足声源存在时的亥姆霍兹方程：

▿2Gω(R;z,zps)+k2(z)Gω(R;z,zps)=-δ(R-rps)δ(z-zps)]]>

其中Z取正半轴，k²(z)=ω²/c²(z)，该方程给出了应答器处声场与声源的频域关系，对其进行傅立叶综合，得到应答器处声场的时域表达式：

P(R,z;t)=∫Gω(R;z,zps)S(ω)e-iωtdω]]>

其中，S(ω)是询问信号的傅立叶变换，根据G_ω(R;z,z_ps)得到信道的传输矩阵分别为：

Gω1(R;z,zps1),Gω2(R;z,zps2),Gω3(R;z,zps3).]]>

3.根据权利要求2所述的一种基于信道匹配的二维水声跳频方法，其特征是所述采用凸优化的方法生成每条信道预滤波器进一步包括：设应答器发射信号向量为S_j(ω)，利用凸优化技术，构建一组信道预滤波器F_j(ω)，使：

minF||Gωj(R,z,zps)Fi(ω)S(ω)-S(ω)||i=j]]>

s.t.||Gωj(R,z,zps)Fi(ω)||2≤ξi≠j]]>

当信号经过信道预滤波器后，经过本信道均方误差最小；当信号通过信道预滤波器后，再经过其他信道，输出能量小于某个门限。